Op de een of andere manier, ongeacht welke microprocessor ik kies, heb ik te weinig GPIO-pinnen voor de projectbehoeften of voor wat ik wil doen. 


Voor een recent project ben ik daarom overgestapt van de ESP8266 naar de ESP32 die veel meer GPIO-pinnen heeft dan zijn voorganger .. maar nog steeds niet genoeg voor het project waar ik aan werk. 

 

Om deze run voor GPIO-pinnen voor eens en voor altijd te beëindigen, besloot ik dat ik een goedkoop uitbreidingsbord nodig had dat kon worden geconfigureerd voor schakelaars (input) en LED's of andere dingen (output). En terwijl ik bezig was, dacht ik dat wat extra logica leuk zou zijn. 

 

Dus wat ik bedacht heb is een I2C-bordje met acht GPIO-pinnen die vrij configureerbaar zijn voor invoer of uitvoer (ik noem de GPIO-pinnen "Slot's").

Het uitbreidingsbord is uitermate geschikt voor gebruik op een solderless breadboard. Het schema kan later worden opgenomen in het totale hardware-ontwerp.

ADW0720 Type 2 ADW0720 Type 2

Een voor input geconfigureerd Slot, zal waarschijnlijke voor schakelaars gebruikt worden en dan zou het geweldig zijn als we onderscheid kunnen maken tussen het indrukken van de knop en het loslaten ervan (snel loslaten, midden loslaten en lang loslaten). In de code op de hoofdprocessor kun je gewoon zeggen:

Slots die zijn geconfigureerd voor output, worden een soort "shoot and forget" -type slot. Dat wil zeggen: je kunt zeggen dat het Slot HOOG of LAAG moet zijn zoals met de functie digitalWrite() in de Arduino IDE. Maar je kunt ook zeggen: wordt 2500 ms HOOG en wordt dan weer LAAG. In je hoofdprogramma hoef je de code niet te schrijven om 2500 ms te wachten en dan de GPIO-pin LOW te maken.

Je kunt het Slot ook vertellen om te knipperen met een aan-tijd en een uit-tijd en, als je wilt, een duur. Bijvoorbeeld:

Het Slot knippert met 500 ms aan, 1000 ms uit gedurende een periode van 10 seconden (10000 ms) en stopt daarna met knipperen.

Een zelfde als voorbeeld als hiervoor, maar nu zal het Slot voor altijd knipperen (of totdat je hem vertelt iets anders te doen);

De hardware is ontworpen rond een ATtiny841-microcontroller. De communicatie verloopt via de I2C bus (twee draden, SCL en SDA). 
Je kunt de boards gebruiken met 5Volt of 3.3Volt afhankelijk van je behoeften (voornamelijk de spanning die de hoofdprocessor gebruikt) maar je kunt geen 5Volt- en 3,3Volt-systemen op elkaar aansluiten zonder wat extra logica (level shifters voor de SDA- en SCL-lijnen).

ADW0720 ATtiny841 ADW0720 ATtiny841

Voor het aansturen van de ADW0720-borden heb ik een bibliotheek ontwikkeld met eenvoudige functies.
Elk I2C-apparaat heeft een adres in het bereik van 1 tot 127 (decimaal). Het standaard adres voor de ADW0720 borden is 0x18 (24 decimaal) maar je kunt dit veranderen naar wat je maar wilt met de volgende code:

De tweede regel slaat dit newAddress op in EEPROM en vanaf dat moment is het newAddress het adres voor deze module. 

Door elk ADW0720-bord een uniek adres te geven, kunt je meerdere ADW0720-borden aansturen met alleen de twee I2C-lijnen! 

Ik heb twee soorten ADW0720-borden ontworpen die klaar zijn voor gebruik. Het Type-1 bord heeft 4 tactiel schakelaars en 4 LED's, het Type-2 bord heeft 8 LED's maar geen schakelaars.

ADW0720 Type 1 (4 LED's, 4 Switches) ADW0720 Type 1 (4 LED's, 4 Switches)
ADW0720 Type-2 (8 LED's, geen Switches) ADW0720 Type-2 (8 LED's, geen Switches)


In plaats van de LED's is het ook mogelijk om een ​​N-kanaals MOSFET (zoals de 2N7000 of 2N7002) aan te sturen als schakelaar om grotere belastingen zoals zoemers, relais of motoren aan te sturen.

Je kunt de bibliotheek en de code voor de ATtiny841-I2C-slave vinden op github. Daar vind je ook de documentatie voor de bibliotheek. 

De bibliotheek wordt geleverd met twee voorbeeld sketches. De eerste is om te laten zien wat de ADW0720-bordjes kunnen (show-of) en het tweede voorbeeld (I2C_ADW0720_Configurator) laat het meer geavanceerde gebruik zien. 

 

Met het tweede voorbeeld kun je bijvoorbeeld de functie (input of output) van de Slots instellen en je kunt er het I2C adres van de ADW0720 mee instellen zodat je dat niet in je hoofdprogramma hoeft te doen.

Schema van het ADW0720 Type-1 board Schema van het ADW0720 Type-1 board
ADW0720 Type-2 board ADW0720 Type-2 board
Helper functies uit de library Helper functies uit de library

Comentarios

Los países bajosEdwin vd Oetelaar
Hola Sr. Willem, ¿No sería más conveniente aplicar un expansor de E / S de 16 bits MCP23017 con generación de interrupciones ... en los proyectos que hacer usted mismo un procesador de E / S independiente? Pregunto esto porque también me estoy observando aves. Quiero equipar un módulo ESP32-S con una serie de interfaces de termopar (un par de ADC de 0-10 V) y una fila de entradas / salidas lógicas para hacer un proyecto sobre el control de bombas de calor (y también comprender el comportamiento). es ayudar a este club https://www.adelaar-innovatie.nl/over-ons. Espero dos pensamientos, un ESP32 con todo a través del bus I2C o un AVR separado (por ejemplo, un atmega2560) que maneja todo IO (y posiblemente el comportamiento en tiempo real) y con el que dejo que el ESP32 hable a través de un protocolo en serie. Por favor, sus conocimientos. Saludos, Edwin van den Oetelaar
Colocado en
Willem
Hola Edwin, Este expansor de E / S también es adecuado, pero no proporciona las opciones adicionales como manejar pulsaciones cortas, medias y largas en el botón o LED parpadeando sin la intervención de su propio código o después de un tiempo especificado. apagar un LED. Ver: https://willem.aandewiel.nl/index.php/2020/08/10/extending-gpio-pins-on-your-micro-processor/
Colocado en
Edwin
Hola Sr. Willem, gracias por sus comentarios sobre este tema. Llegué a la misma conclusión, ambas opciones son factibles. Sin embargo, hay una cosa que me preocupa cuando utilizo un procesador IO controlado por firmware. Ese es el hecho de que el firmware puede tener problemas (errores o de otro tipo). Al actualizar el firmware principal en el ESP32, también me gustaría actualizar y eliminar errores en todo el sistema. ¿Alguna vez ha flasheado el firmware de una MCU AVR desde otra CPU maestra que ya estaba en circuito e implementada? Un enfoque alternativo que estoy considerando es utilizar un FPGA para el procesamiento de E / S. El firmware FPGA (imagen) lo proporciona el procesador principal al iniciar el sistema. De esa manera, el firmware de todo el sistema se puede actualizar mientras el sistema está en el campo, sin intervención humana. Sus pensamientos y su rica experiencia son bienvenidos. Atentamente, Edwin
Colocado en