MAX7328/MAX7329：I2C 端口擴(kuò)展器的詳細(xì)解析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，端口擴(kuò)展器是一種常見(jiàn)且實(shí)用的器件，它能幫助工程師在有限的資源下擴(kuò)展系統(tǒng)的輸入輸出能力。今天，我們就來(lái)深入了解一下 Maxim 公司的 MAX7328/MAX7329 I2C 端口擴(kuò)展器。

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一、概述

MAX7328/MAX7329 是具有八個(gè) I/O 端口的 2 線串行接口外設(shè)。任何端口都可以用作邏輯輸入或開(kāi)漏輸出，所有輸入端口會(huì)持續(xù)監(jiān)測(cè)狀態(tài)變化（過(guò)渡檢測(cè)），并通過(guò)開(kāi)漏、5.5V 耐壓的 INT 輸出發(fā)出警報(bào)。

這兩款器件的主要區(qū)別在于其從機(jī) ID 地址范圍。MAX7328 的從機(jī) ID 范圍是 0100xxx（0x20 到 0x27），而 MAX7329 的從機(jī) ID 范圍是 0111xxx（0x38 到 0x3F）。

二、特性亮點(diǎn)

1. 接口與電壓

• 串行接口：具備 100kHz、5.5V 耐壓、I2C 兼容的串行接口，能與多種設(shè)備進(jìn)行高效通信。
• 工作電壓：工作電源電壓范圍為 2.5V 至 5.5V，適應(yīng)不同的電源環(huán)境。

2. 低功耗設(shè)計(jì)

待機(jī)電流消耗最大僅為 10μA，有效降低了系統(tǒng)的整體功耗。

3. 端口能力

• 端口擴(kuò)展：作為 I2C 總線到并行端口的擴(kuò)展器，提供 8 位遠(yuǎn)程 I/O 端口。
• 驅(qū)動(dòng)能力：輸出具有高電流驅(qū)動(dòng)能力，可直接驅(qū)動(dòng) LED，并且端口輸出可以驅(qū)動(dòng)連接到高達(dá) MAX7328/MAX7329 電源電壓的任何電壓的負(fù)載。

4. 地址配置

通過(guò)三個(gè)硬件地址引腳進(jìn)行地址設(shè)置，最多可使用八個(gè)設(shè)備（同時(shí)使用 MAX7328/MAX7329 時(shí)最多可達(dá) 16 個(gè)），方便系統(tǒng)的擴(kuò)展和管理。

5. 兼容替代

可作為 PCF8574 和 PCF8574A 的第二貨源，為設(shè)計(jì)提供了更多的選擇。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

MAX7328/MAX7329 適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景，如 RAID、服務(wù)器、筆記本電腦以及工業(yè)領(lǐng)域等。在這些場(chǎng)景中，它能夠有效地?cái)U(kuò)展系統(tǒng)的 I/O 端口，滿足不同設(shè)備的需求。

四、技術(shù)參數(shù)

1. 絕對(duì)最大額定值

• 電壓范圍：V+、SCL、SDA、AD0、AD1、AD2、INT 引腳的電壓范圍為 -0.3V 至 +6V；P0 - P7 引腳的電壓范圍為 -0.3V 至 (V+ + 0.3V)。
• 電流限制：P0 - P7、SDA、INT 輸出灌電流最大為 25mA；SCL、SDA、AD0、AD1、AD2、INT、P0 - P7 輸入電流最大為 20mA；總 V+ 電流和總 GND 電流最大均為 100mA。
• 功率耗散：不同封裝的連續(xù)功率耗散不同，如 16 引腳寬 SO 封裝在 +70°C 以上以 9.5mW/°C 降額，最大為 762mW。

2. 電氣特性

3. 時(shí)序特性

五、引腳說(shuō)明

六、詳細(xì)功能

1. 功能概述

MAX7328/MAX7329 是通用端口擴(kuò)展器，可提供八個(gè)開(kāi)漏輸入/輸出端口，灌電流能力為 20mA，所有端口組合最大可承受 100mA 電流。端口輸出可以驅(qū)動(dòng)連接到高達(dá)其電源電壓的負(fù)載。

2. 端口配置

任何端口都可以通過(guò)將端口輸出邏輯設(shè)置為高來(lái)配置為邏輯輸入。當(dāng)通過(guò)串行接口讀取 MAX7328 或 MAX7329 時(shí)，會(huì)讀取端口引腳的實(shí)際邏輯電平。

3. 上拉電阻

當(dāng) I/O 端口為高時(shí)，內(nèi)部上拉到 V+ 激活；輸出為低時(shí)，上拉關(guān)閉以降低靜態(tài)電流。此外，還有額外的強(qiáng)上拉到 V+，可實(shí)現(xiàn)重負(fù)載輸出的快速上升沿。

4. 中斷功能

MAX7328/MAX7329 提供開(kāi)漏輸出（INT）。在輸入模式下，端口輸入的任何上升或下降沿都會(huì)產(chǎn)生中斷。中斷電路的重置和重新激活可通過(guò)將端口數(shù)據(jù)更改為原始設(shè)置或?qū)Ξa(chǎn)生中斷的端口進(jìn)行讀寫操作來(lái)實(shí)現(xiàn)。

5. 上電初始化

上電時(shí)，八個(gè) I/O 端口的默認(rèn)狀態(tài)為高，可作為輸入或輸出。中斷輸出 INT 復(fù)位，INT 變?yōu)楦撸ㄈ绻窗惭b外部上拉電阻，則為高阻抗）。

七、串行接口通信

1. 串行尋址

MAX7328/MAX7329 作為從設(shè)備，通過(guò) I2C 兼容的 2 線接口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。主設(shè)備發(fā)起所有數(shù)據(jù)傳輸，并生成 SCL 時(shí)鐘來(lái)同步數(shù)據(jù)傳輸。

2. 傳輸過(guò)程

每次傳輸包括主設(shè)備發(fā)送的 START 條件，隨后是 MAX7328 或 MAX7329 的 7 位從機(jī)地址加 R/W 位、寄存器地址字節(jié)、一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，最后是 STOP 條件。

3. 位傳輸與確認(rèn)

每個(gè)時(shí)鐘脈沖傳輸一位數(shù)據(jù)，SDA 上的數(shù)據(jù)在 SCL 為高時(shí)必須保持穩(wěn)定。確認(rèn)位是第 9 位時(shí)鐘，用于握手接收每個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)。

4. 從機(jī)地址

MAX7328 和 MAX7329 都有 7 位長(zhǎng)的從機(jī)地址，第 8 位是 R/W 位。MAX7328 的前四位固定為 0100，MAX7329 的前四位固定為 0111，后三位由地址輸入 AD2、AD1 和 AD0 選擇。

5. 讀寫操作

• 讀取操作：從 MAX7328 或 MAX7329 讀取數(shù)據(jù)可返回端口狀態(tài)并清除 INT 輸出。單字節(jié)或 2 字節(jié)讀取會(huì)在 I2C 確認(rèn)位期間采樣輸入端口數(shù)據(jù)。
• 寫入操作：向 MAX7328 或 MAX7329 寫入數(shù)據(jù)包括發(fā)送從機(jī)地址（R/W 位為 0），然后是一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)。

八、應(yīng)用注意事項(xiàng)

1. 熱插拔應(yīng)用

當(dāng) MAX7328/MAX7329 掉電（V+ = 0V）時(shí)，其 SDA、SCL、AD0、AD1、AD2、RST 和 P0 - P7 I/O 保持高阻抗，可用于熱插拔應(yīng)用。

2. 電源考慮

MAX7328/MAX7329 在 -40°C 至 +125°C 溫度范圍內(nèi)，工作電源電壓為 2.5V 至 5.5V。應(yīng)使用至少 0.047μF 的陶瓷電容盡可能靠近設(shè)備旁路電源到 GND。

九、總結(jié)

MAX7328/MAX7329 以其豐富的功能、低功耗和靈活的配置，為電子工程師在擴(kuò)展 I/O 端口方面提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。無(wú)論是在工業(yè)控制、服務(wù)器還是筆記本電腦等領(lǐng)域，都能發(fā)揮重要作用。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師可以根據(jù)具體需求合理選擇和使用這兩款器件，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高效運(yùn)行。

大家在使用 MAX7328/MAX7329 過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。