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CAT9555中文资料.pdf
第1章 CAT9555 I/O口扩展芯片Demo 应用范例
1.1 CAT9555芯片简介
1.1.1 芯片概述
1.1.2 功能特点
管脚介绍
1.1.4 应用场合
1.2 相关寄存器介绍及操作
1.2.1 相关寄存器介绍
1． 命令字节
2． 寄存器0和1—输入端口寄存器
3． 寄存器2和3—输出端口寄存器
4． 寄存器4和5—极性反转寄存器
5． 寄存器6和7—配置寄存器
1.2.2 相关寄存器操作
1． 器件地址
2． 总线地址—写操作
3． 总线地址—读操作
1.3 CAT9555 I/O扩展芯片DEMO
1.4 CAT9555 I/O扩展芯片应用
1.4.1 系统概述
1.4.2 系统软件设计
1.5 小结
AN070242
CAT9555 I/O 口扩展芯片 Demo 应用范例
Rev 1.0
Date: 2010/04/08
产品应用手册
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内容
CAT9555，I/O 口扩展，I2C 总线
摘要
本文主要介绍 CAT9555 在 I/O 口扩展中的使用。
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CAT9555 I/O 口扩展芯片 Demo 应用范例
Date: 2010/04/08
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广州周立功单片机发展有限公司 AN070242
目 录
1.1
第 1 章 CAT9555 I/O口扩展芯片Demo 应用范例....................................................1
CAT9555 芯片简介 ......................................................................................................1
1.1.1 芯片概述...........................................................................................................1
1.1.2 功能特点...........................................................................................................1
1.1.3 管脚介绍...........................................................................................................1
1.1.4 应用场合...........................................................................................................2
1.2 相关寄存器介绍及操作...............................................................................................2
1.2.1 相关寄存器介绍...............................................................................................3
1.2.2 相关寄存器操作...............................................................................................4
CAT9555 I/O扩展芯片DEMO .....................................................................................6
CAT9555 I/O扩展芯片应用.........................................................................................7
1.4.1 系统概述...........................................................................................................7
1.4.2 系统软件设计...................................................................................................8
1.5 小结.............................................................................................................................14
A.1 版本信息.....................................................................................................................15
A.2 版权声明.....................................................................................................................15
1.3
1.4
CAT9555 I/O 口扩展芯片 Demo 应用范例
Date: 2010/04/08
Rev. 1.0
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iii
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第1章 CAT9555 I/O口扩展芯片Demo 应用范例
1.1 CAT9555 芯片简介
1.1.1 芯片概述
CAT9555 是 24 脚的 CMOS 器件，它提供了 I2C/SMBus 应用中的 16 位通用并行输入/
输出口 GPIO 的扩展。当应用中需要额外的 I/O 口来连接 ACPI 电源开关、传感器、按钮、
LED、风扇等设备时可使用 I/O 扩展器件 CAT9555 实现简单的解决方案。I/O 扩展器件
CAT9555 被广泛地应用于白色电器、手持设备、数据通信等领域。
1.1.2 功能特点
高驱动能力；
极性反转寄存器；
低电平有效中断输出；
I/O 口可承受5V 电压；
工作电源电压2.3V~5.5V；
内部上电复位；
低待机电流；
SCL/SDA 输入的噪声滤波器；
上电时无干扰脉冲信号；
16个I/O口，默认为16个高电平输入口；
0~400kHz 的I2C时钟频率；
符合工业温度范围；
可级联8个器件；
独立的输入输出配置寄存器；
提供 3 种封装 SOIC24、TSSOP24 和 TQFN24。
1.1.3 管脚介绍
SOIC (W), TSSOP (Y)
INT
A1
A2
I/O0.0
I/O0.1
I/O0.2
I/O0.3
I/O0.4
I/O0.5
I/O0.6
I/O0.7
Vss
1
2
3
4
5
6
7
8
9
01
11
21
42
32
22
12
02
91
81
71
61
51
41
31
VCC
SDA
SCL
A0
I/O1.7
I/O1.6
I/O1.5
I/O1.4
I/O1.3
I/O1.2
I/O1.1
I/O1.0
I/O0.0
I/O0.1
I/O0.2
I/O0.3
I/O0.4
I/O0.5
1
2
3
4
5
6
TQFN 4 x 4mm (HV6)
(Top View)
2
A
24
1
A
23
T
N
I
22
C
C
V
21
A
D
S
20
L
C
S
19
7
8
9
10
11
12
18
A0
17
16
15
14
I/O1.7
I/O1.6
I/O1.5
I/O1.4
13
I/O1.3
.
6
0
O
/
I
.
7
0
O
/
I
s
s
V
.
0
1
O
/
I
.
1
1
O
/
I
.
2
1
O
/
I
图 1.1 管脚配置
CAT9555 I/O 口扩展芯片 Demo 应用范例
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CAT9555 的管脚描述见表 1.1。
表 1.1 CAT9555 的管脚描述
SOIC/TSSOP
TQFN
1
2
3
4-11
12
13-20
21
22
23
24
方框图
符号
/INT
A1
A2
描述
中断输出（开漏）
地址输入 1
地址输入 2
I/O0.0-I/O0.7
VSS
输入、输出端口 0.0—0.7
地
22
23
24
1-8
9
10-17
I/O1.1-I/O1.7
输入、输出端口 1.0—1.7
18
19
20
21
A0
SCL
SDA
VCC
地址输入 0
串行时钟
串行数据
电源
1.1.4 应用场合
图 1.2 方框图
1.2 相关寄存器介绍及操作
CAT9555 包含两个 8 位配置寄存器（输入或输出选择）、8 位输入寄存器、8 位输出寄
存器和极性反转（高电平或低电平操作有效）寄存器，系统主控器通过写 I/O 口相应的配
置位来激活端口的输入或输出。每个输入或输出口的数据都保存在相应的输入/输出寄存器
中。读寄存器操作的极性根据极性反转寄存器内容而反转，系统主控器可以读取所有寄存器
的内容。
当任何输入口状态与相应输入口寄存器的值不同时，CAT9555 的开漏中断输出就被激
活。该中断可用来向系统主控器指明输入端口状态的改变，上电复位将所有寄存器设置成默
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认值并使器件状态机初始化。
1.2.1 相关寄存器介绍
1． 命令字节
命令字节是在写数据发送过程中紧跟地址字节之后的第一个字节，它作为一个指针指向
要进行写或读操作的寄存器。详细命令字节如表 1.2所示。
表 1.2 CAT9555 的命令字节描述
命令
0
1
2
3
4
5
6
7
寄存器
输入端口 0
输入端口 1
输出端口 0
输出端口 1
极性反转端口 0
极性反转端口 1
配置端口 0
配置端口 1
2． 寄存器 0 和 1—输入端口寄存器
输入端口寄存器是一个只读端口。无论寄存器 6 和 7 将端口定义成输入或输出，它都只
反映管脚的输入逻辑电平。对此寄存器的写操作无效。
位
默认
位
默认
I0.7 I
X
I1.7 I
X
0.6 I
X
1.6 I
X
表 1.3 输入端口寄存器
0.5 I
X
1.5 I
X
0.4 I
X
1.4 I
X
0.3 I
X
1.3 I
X
0.2 I
X
1.2 I
X
0.1 I
X
1.1 I
X
0.0
X
1.0
X
3． 寄存器 2 和 3—输出端口寄存器
输出端口寄存器是一个只可输出口。它反映了由寄存器 2、3 定义的管脚的输出逻辑电
平。当管脚定义为输入时，该寄存器中的位值无效。从该寄存器读出的值表示的是触发器控
制的输出选择，而非真正的管脚电平。
表 1.4 输出端口寄存器
位
默认
位
默认
O0.7 O
1
O1.7 O
1
0.6 O
1
1.6 O
1
0.5 O
1
1.5 O
1
0.4 O
1
1.4 O
1
0.3 O
1
1.3 O
1
0.2 O
1
1.2 O
1
0.1 O
1
1.1 O
1
0.0
1
1.0
1
4． 寄存器 4 和 5—极性反转寄存器
用户可利用极性反转寄存器对输入端口寄存器的内容取反。若该寄存器某一位被置位
（写入 1）相应输入端口数据的极性取反，若寄存器的某一位被清零（写入 0）则相应输入
端口数据保持不变。
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位
默认
位
默认
表 1.5 极性反转寄存器
N0.7 N
0
N1.7 N
0
0.6 N
0
1.6 N
0
0.5 N
0
1.5 N
0
0.4 N
0
1.4 N
0
0.3 N
0
1.3 N
0
0.2 N
0
1.2 N
0
0.1 N
0
1.1 N
0
0.0
0
1.0
0
5． 寄存器 6 和 7—配置寄存器
配置寄存器用于设置 I/O 管脚的方向。若该寄存器中某一位被置位（写入 1），则相应
的端口配置成带高阻输出驱动器的输入口；若寄存器的某一位被清零（写入 0）则相应的端
口配置成输出口。复位时，I/O 口配置为带弱上拉的输入口。
表 1.6 配置寄存器
位
默认
位
默认
C0.7 C
1
C1.7 C
1
0.6 C
1
1.6 C
1
0.5 C
1
1.5 C
1
0.4 C
1
1.4 C
1
0.3 C
1
1.3 C
1
0.2 C
1
1.2 C
1
0.1 C
1
1.1 C
1
0.0
1
1.0
1
1.2.2 相关寄存器操作
1． 器件地址
CAT9555 有 3 个硬件管脚 A0 A1 A2 ，可通过 A0 A1 A2 来实现不同的固定 I2C 地址，
CAT9555 最多允许 8 个器件共用一个 I2C /SMBus 总线上。
图 1.3 CAT9555 器件地址
2． 总线地址—写操作
对CAT9555 的写操作需要两个步骤：第一.写配置寄存器，将扩展的I/O配置为输出口；
第二.写输出端口寄存器。I2C总线上数据的传输是通过图 1.5和图 1.4所示的写模式发送到
CAT9555。程序清单 1.1为CAT9555 写操作例程。
写配置寄存器的操作步骤如下：
启动 I2C 总线（图中符号为 S）；
发送器件地址（最后一位为写操作）；
等待从机应答信号；
发送命令字节；
等待从机应答信号；
发送配置端口 0 寄存器值；
等待从机应答信号；
发送配置端口 1 寄存器值；
等待应答信号，结束总线（图中符号为 P）。
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图 1.4 写配置寄存器
写出来端口寄存器的操作步骤如下：
启动 I2C 总线（图中符号为 S）；
发送器件地址（最后一位为写操作）；
等待从机应答信号；
发送命令字节；
等待从机应答信号；
发送输出端口 0 寄存器值；
等待从机应答信号；
发送输出端口 1 寄存器值；
等待应答信号，结束总线（图中符号为 P）。
图 1.5 写输出端口寄存器
程序清单 1.1 CAT9555 写操作例程
程序清单 1.1为使用周立功公司 I2C 软件包实现的对CAT9555 写操作例程
unsigned char temp[]={0x00,0x00,0x55,0x55};
ISendStr(0x40,0x06,temp,2);
//对输出端口寄存器进行写操作，设置 P0、P1 输出的数据
ISendStr(0x40,0x02,temp+2,2);
//寄存器值
//对配置寄存器进行写操作，P0、P1 口为输出口
3． 总线地址—读操作
对CAT9555 的操作需要两个步骤：第一.写配置寄存器，将扩展的I/O配置为输入口；第
二.读输出端口寄存器。CAT9555 寄存器读取数据是通过图 1.6和图 1.7所示的读模式来实
现。由于CAT9555 不带自动增加功能，因此发送一个命令字节后被寻址的寄存器将一直被读
操作访问，直到发送新的命令字节为止。程序清单 1.2为CAT9555 读操作例程
读模式操作如下：
启动 I2C 总线；
发送器件地址（最后一位为写操作）；
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