ZHCAEZ4 February 2025 TCAL6416
現代可編程邏輯控制器 (PLC) 和可編程自動化控制器 (PAC) 系統（請參閱 圖 1）持續不斷的推出一代又一代的新產品，融合了越來越先進的特性和功能。為了保持競爭力，制造商經常會推出新功能來擴展用例并吸引客戶。
集成附加功能給 PLC 系統設計人員帶來了巨大的挑戰，尤其在優化這些系統的微處理器、微控制器和 FPGA 性能方面更是如此。PLC 的主處理器發揮著關鍵作用，通常占 IC 物料清單的大部分。因此，設計人員力求最大限度地提高效率，而不是采用更強大且成本更高的替代方案。系統處理器負責協調和連接各種外設元件和子系統，包括傳感器、有線和無線通信模塊、其他處理器以及其他外設電路。這些交互是能提供核心功能的關鍵之處（請參閱 圖 1）。
圖 1 PLC 方框圖考慮到處理器必須配置類型正確且類型數量足夠的輸入/輸出 (I/O) 資源才能讓特定系統設計所需的處理器與外設電路相連接，系統設計人員需要選擇配有適當數量 I/O 的處理器，并確保 I/O 具備所需的功能。鑒于遷移到更大的處理器會增加系統成本和復雜性，系統設計人員通常使用 I/O 擴展器電路來補充其處理器 I/O 資源，而不是遷移到具有更多 I/O 的新處理器上。I/O 擴展器已經上市一段時間，I2C I/O 擴展器是 I/O 擴展器最常見類型之一，因為這些器件使系統設計人員能夠通過單個 I2C 接口連接控制更多的 GPIO。
現在新系統設計需要其處理器 I/O 能提供更多的功能和靈活性。現代系統設計需要處理器 I/O 資源更高級和更靈活，系統設計人員現在可以利用 TI 新推出的、具有敏捷 I/O 功能的 TCAL 系列 I2C I/O 擴展器。新的 TCAL 系列為系統設計人員提供他們可能非常熟悉的 I2C I/O 擴展、但是可編程 I/O 功能能帶來其他的優勢，例如該功能擴展的 I/O 功能是傳統的 I2C I/O 擴展不具備的。敏捷 I/O 提供新增功能，例如可編程輸出驅動強度、可鎖存輸入、可屏蔽中斷、中斷狀態寄存器、可編程輸出配置和可選上拉/下拉電阻值。敏捷 I/O 功能能給系統設計人員帶來獨特的優勢（請參閱 表 1），使系統設計人員能夠將 I/O 資源用在更多的用例中。
| 敏捷 I/O 特性 | 優勢 |
|---|---|
| 可編程輸出驅動強度 |
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| 可鎖存輸入 |
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| 屏蔽中斷 |
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| 中斷狀態寄存器 |
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| 可編程輸出配置 |
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| 可選的輸入上拉或下拉寄存器 | 無需外部電阻器，降低 BOM 成本 |
例如，單個 TCAL I/O 擴展器能支持 I/O 與外設相連，例如需要開漏 I/O 的外設和需要推挽式 I/O（圖 2 和 圖 3）。此外、與傳統的 I2C I/O 擴展器相比，敏捷 I/O 的功能，例如可鎖存輸入、可屏蔽中斷和中斷狀態寄存器，能簡化與服務中斷相關的軟件開發工作。
圖 2 支持開漏和推挽 I/O 的多個 I2C I/O 擴展器
圖 3 支持開漏和推挽 I/O 的一個 I2C I/O 擴展器器件下一代 I2C I/O 擴展器（例如 TI 的新款 TCAL6xxx 雙電源 和 配有靈敏 I/O 的 TCAL9xxx 單電源 I2C I/O 擴展器）給系統設計人員提供了靈活的 I2C I/O 擴展功能，有助于最大限度地提高處理器選擇的實用性，同時簡化固件運行。有關 TI 的 TCAL I2C I/O 擴展器件的更多信息、請訪問 TI 的 I2C I/O 擴展登錄頁面。