利用微型端口扩展器控制LED

Ｍａｘｉｍ推出的新型Ｉ／Ｏ端口扩展器是为那些需要额外增加Ｉ／Ｏ口的应用而设计的，这些通用器件能够为电路设计人员提供具有过压保护的逻辑输入端口或漏极开路逻辑输出端口，其过压额定值为５.５Ｖ或７Ｖ。

这些端口的输出可以用作ＬＥＤ驱动器，并可提供闪烁和ＰＷＭ亮度控制功能。该系列产品将１８个扩展端口集成在４ｍｍ２的薄型ＱＦＮ封装内，而１０端口扩展器则采用尺寸更小的３ｍｍ２薄型ＱＦＮ封装。由于蜂窝电话、ＰＤＡ、膝上型电脑需要将监视和控制功能集中在一个很小的区域内，设计人员没有足够的空间从主ＡＳＩＣ引出一簇Ｉ／Ｏ口线，因而只有引出两条线作为Ｉ２Ｃ总线，这就需要小尺寸、功耗极低的端口扩展芯片，而且要求这种芯片非常便宜，并具有极高的可靠性，同时还要易于使用。此外，还要占用极少的处理器资源。
１　设计需求

Ｍａｘｉｍ的设计工程师经过潜心研究，开发出了一系列的模块。由于每种器件都已针对具体的应用环境进行了优化，因此，这些器件在－４０～＋１２５℃的汽车级温度范围内可保持在１．２μＡ（典型值）和３．６μＡ（最大值）以内的静态电流。这些产品可工作在２Ｖ～＋３．６Ｖ电源电压下，同时支持热插拔。所有器件引脚（电源引脚除外）在关断模式下保持高阻状态，能够承受至少６Ｖ的电压，无论芯片是否加电，Ｉ／Ｏ端口和串口都可以处在带电模式，因而非常适合热插拔应用。
图1
２　ＰＷＭ亮度控制

ＭＡＸ６９６４－５、ＭＡＸ７３１３－６系列产品包括ＬＥＤ亮度控制和闪烁控制，可驱动８至１８个ＬＥＤ，芯片集成了２４０级脉宽调制（ＰＷＭ）亮度控制电路，适用于ＲＧＢ ＬＥＤ的驱动或白色ＬＥＤ的调光。每个端口都具有Ｉ／Ｏ能力，并具有可选的中断输出（ＩＮＴ），当检测到有跳变发生时，器件会发出中断信号。所有端口输出都可以吸收５０ｍＡ电流，足以驱动绝大多数ＬＥＤ。对于更大电流的ＬＥＤ（如用于相机闪光灯的白色ＬＥＤ），可以通过并联端口驱动。任何端口均可设置为静态逻辑电平（如逻辑输出）或脉冲宽度调制（ＰＷＭ）输出，从而方便地调节ＬＥＤ负载的平均电流（亮度）。

内部３２ｋＨｚ振荡器产生ＰＷＭ时序，这样，ＰＷＭ亮度控制可以按照各输出端口逐个使能，以提供任意组合的ＰＷＭ ＬＥＤ驱动，而无故障逻辑输出。当没有Ｉ／Ｏ端口为ＬＥＤ提供ＰＷＭ信号时，内部振荡器将自动关闭，这样可使工作电流降至最小。

ＰＷＭ时序图如图１所示。ＰＷＭ亮度控制采用４比特主控制位和４比特端口独立控制位，主控制位可提供１６级全局亮度控制，并可作用在所有ＰＷＭ使能的输出端口。主控制位通常将最大脉冲宽度设置为ＰＷＭ周期的１／１５至１５／１５，以限制所有ＰＷＭ输出对应的最大亮度。独立设置位由每路输出的另外４比特码组成，调节范围为主控窗口的１／１６～１５／１６。如果应用时，各输出端口需要相同的ＰＷＭ设置，那么，可利用一个全局ＰＷＭ来控制，这样，只需对一个寄存器进行写操作即可调节ＬＥＤ的亮度，调节级数为２４０，这样，可简化控制软件的设计。
３　ＬＥＤ闪烁控制

输出端口可以由芯片内的Ｐ０寄存器和Ｐ１寄存器交替控制，在两组输出端口寄存器中设置不同的显示模型，并通过软件或硬件控制输出端口可在两种不同显示模型间进行转换以实现闪烁功能。