i2c-pca9555-extension

基于 ESP-IDF 的 PCA9555/TCA9555 I2C I/O 扩展驱动（支持多设备 & 中断回调）

该项目实现了一个简单的 16 路数字 I/O 扩展驱动（PCA9555/TCA9555 系列），并包含了示例代码：

  • 支持多个设备（最多 8 个）
  • 支持中断（INT）引脚与回调处理
  • 支持读写单个引脚和整字读取/写入
  • 仅支持普通数字 I/O（不支持 PWM/ADC/DAC 等高级功能）

特性概述

  • 通过 i2c9555_add_device() 添加设备到 I2C 总线
  • 通过 i2c9555_ioconfig() 配置 16 路 IO 的方向（1 = 输入，0 = 输出）
  • 使用 i2c9555pin_read() / i2c9555pin_write() 读写单个 IO
  • 如果配置 INT 引脚，可在输入变化时由驱动通过回调通知

硬件要求

  • ESP32（使用 ESP-IDF 构建）
  • PCA9555 或兼容的 TCA9555 I2C I/O 扩展芯片
  • I2C 总线：SDA/SCL
  • 可选：INT 引脚连接到 ESP32 的 GPIO（建议外部接上拉阻或启用内部上拉）

注意：部分芯片的 I2C 地址与 TCA/PCA 不同，下面有地址表

接线示例

  • VCC -> 3.3V
  • GND -> GND
  • SDA -> ESP32 的 SDA（例：GPIO21）
  • SCL -> ESP32 的 SCL（例：GPIO22）
  • INT -> ESP32 的中断 GPIO（可选，驱动默认使用下降沿触发）

确保地址引脚（A0/A1/A2 或 A2/A1/A0）按硬件配置设定。

地址表（节选）

TCA9555 地址（7-bit 写地址常见表示方式变体）

A2 A1 A0 地址 (写)
GND GND GND 0x40
GND GND VCC 0x42
GND VCC GND 0x44
... ...

PCA9555 地址（7-bit）

A2 A1 A0 地址
L L L 0x20
L L H 0x21
... ...

快速上手

  1. 添加设备
int device = i2c9555_add_device(GPIO_NUM_21, GPIO_NUM_22, 0x20, GPIO_NUM_10, i2c_io_callback);

  • 参数说明：

  • SDA, SCL: ESP32 的 I2C 引脚

  • addr: 设备地址（见上表）

  • int_pin: INT 引脚（如果不使用中断，可传 GPIO_NUM_NC）

  • callback: 输入变化时回调函数（如果提供）

函数返回设备 id（0~7），失败返回 -1。

  1. 配置 IO 方向
// 16 位，上位代表端口1（GPIO8~15），下位代表端口0（GPIO0~7）
// 1 = 输入，0 = 输出
i2c9555_ioconfig(device, 0x0000); // 全输出
i2c9555_ioconfig(device, 0xFFFF); // 全输入
  1. 读写单个引脚
// 写
i2c9555pin_write(device, EXT_IO0, HIGH);
// 读
int state = i2c9555pin_read(device, EXT_IO5);
  1. IRQ 回调

驱动会在检测到输入状态变化时，调用用户提供的回调函数：

void i2c_io_callback(uint16_t pin, int level) {
    // pin 是一个位掩码（例如 EXT_IO0, EXT_IO1），level 0/1
}

回调中可根据 pin 判断是哪个引脚触发。

API 概览

  • int i2c9555_add_device(gpio_num_t sda, gpio_num_t scl, uint16_t addr, gpio_num_t int_pin, i2c9555_input_cb_t f);
  • esp_err_t i2c9555_ioconfig(uint8_t device_id, uint16_t config);
  • int i2c9555pin_read(uint8_t device_id, uint16_t pin);
  • esp_err_t i2c9555pin_write(uint8_t device_id, uint16_t pin, int level);
  • esp_err_t i2c9555_write_word(uint8_t device_id, uint8_t reg, uint16_t data);
  • esp_err_t i2c9555_read_word(uint8_t device_id, uint8_t reg, uint16_t *data);

常用宏定义：

  • EXT_IO0 ... EXT_IO17（代表 16 个 IO, 部分宏在头文件中注释为 NULL）
  • HIGH/LOW

示例 (摘自 main.c)

device = i2c9555_add_device(GPIO_NUM_9, GPIO_NUM_8, 0x20, GPIO_NUM_10, i2c_io_callback);
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(10));
i2c9555_ioconfig(device, 0b0011111111111111); // 配置高 13 位为输入

// blink test
xTaskCreatePinnedToCore(blink_test, "blink_test", 4096, NULL, 2, NULL, 0);

编译与刷写（ESP-IDF）

在 Windows PowerShell 环境下，先初始化 ESP-IDF 环境（例如使用 export.ps1）后，运行：

idf.py build
idf.py -p COM3 flash monitor

限制与注意

  • 驱动仅用于普通数字 IO。
  • INT 引脚使用下降沿触发 (GPIO_INTR_NEGEDGE)；在某些硬件上需要额外的上拉电阻或配置。
  • PCA9555/TCA9555 地址随芯片型号与引脚配置不同，请以实际硬件为准。

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Ciallo～(∠・ω< )⌒★