Расширитель на 8 Входов/Выходов (Trema-модуль)

Общие сведения:

Trema-модуль расширитель на 8 входов/выходов - позволяет увеличить количество цифровых выводов Arduino. Каждый вывод расширителя является полноценным двунаправленным выводом, а не квазидвунаправленным, то есть его можно использовать как обычный, цифровой, вывод Arduino, без ограничений.

Видео:

Спецификация:

• Напряжение питания: 2,3 ... 5,5 В
• Потребляемый ток: до 175 мкА
• Потребляемый ток в режиме ожидания: до 1 мкА
• Выходной ток на выводах: до 50 мА
• Напряжение на выводах I/O: до 5,5 В
• Общая потребляемая мощьность: до 200 мВт
• Уровень логической 1 на шине I2C: 0.7Vcc ... 5.5 В
• Уровень логического 0 на шине I2C: -0.5 ... 0.3Vcc В
• Частота шины I2C: 100, 400 кГц
• Рабочая температура: -40 ... 85 °С
• Температура хранения: -65 ... 150 °С
• Габариты: 65х30х19 мм (с учётом выводов)
• Вес: 7 г

Подключение:

Модуль подключается к аппаратной или программной шине I2C Arduino. 

Модуль удобно подключать 3 способами, в зависимости от ситуации:

Способ - 1 :  Используя проводной шлейф и Piranha UNO

Используя провода «Папа — Мама», подключаем  напрямую к контроллеру Piranha UNO.

Способ - 2 :  Используя Trema Set Shield

Модуль можно подключить к любому из I2C входов Trema Set Shield.

Способ - 3 :  Используя проводной шлейф и Shield

Используя 4-х проводной шлейф, к  Trema Shield, Trema-Power Shield, Motor Shield, Trema Shield NANO и тд.

При подключении нескольких модулей, установите им разные адреса.

Если Вы подключаете расширитель на 8 входов/выходов к другим платам, например, WEMOS D1 mini или WEMOS D1 mini Pro на базе микроконтроллера ESP8266, и т.д., то перед подключением библиотеки iarduino_I2C_IO, нужно подключить библиотеку Wire, как это описано в разделе Wiki - расширенные возможности библиотек iarduino для шины I2C.

Питание:

Входное напряжение питания 5 В, или 3,3 В постоянного тока, подаётся на выводы Vcc и GND модуля.

При питании модуля от напряжения 3,3 В, выводы модуля толерантны к напряжению 5 В.

Подробнее о модуле:

Модуль построен на базе чипа PCA9534D и использует шину I2C, с тактовой частотой до 400 кГц. В модуле реализована аппаратная возможность выбора адреса на шине, от 0x20 до 0x27, что позволяет подключить на одной шине до 8 модулей. Выбор адреса осуществляется установкой трех переключателей в соответствии с таблицей, размещенной на плате модуля. Над таблицей размещены светодиоды, включение которых соответствует единице в таблице. Для работы с модулем, нами разработана библиотека iarduino_I2C_IO, при использовании которой, Вы можете управлять выводами модуля, используя функции объекта библиотеки, или используя стандартные функции: pinMode, digitalWrite и digitalRead, используемые для управления обычными выводами Arduino.

Для работы с модулем, предлагаем воспользоваться библиотекой iarduino_I2C_IO, которая позволяет использовать как функции объекта, так и стандартные функции работы с цифровыми выводами.

Подробнее про установку библиотеки читайте в нашей инструкции..

Примеры:

Управление выводами модуля через функции объекта: pinMode, digitalWrite и digitalRead

#include <iarduino_I2C_IO.h>         // Подключаем библиотеку
iarduino_I2C_IO modul_1(0x24);       // Объявляем объект modul_1, указывая установленный адрес на модуле 0x24
iarduino_I2C_IO modul_2(0x26);       // Объявляем объект modul_2, указывая установленный адрес на модуле 0x26
                                     // Для каждого модуля создаётся свой объект, с указанием адреса модуля
void setup() {
    modul_1.begin();                 // Инициируем работу с 1 модулем
    modul_2.begin();                 // Инициируем работу с 2 модулем
    modul_1.pinMode(5,  OUTPUT);     // Конфигурируем 5 вывод 1 модуля как выход
    modul_1.pinMode(7,  INPUT );     // Конфигурируем 7 вывод 1 модуля как вход
    modul_2.pinMode(5,  OUTPUT);     // Конфигурируем 5 вывод 2 модуля как выход
    modul_2.pinMode(7,  INPUT );     // Конфигурируем 7 вывод 2 модуля как вход
}
void loop(){
    modul_1.digitalWrite(5, HIGH);   // Устанавливаем на 5 выводе 1 модуля, состояние логической 1
    modul_2.digitalWrite(5, LOW);    // Устанавливаем на 5 выводе 2 модуля, состояние логического 0
    int a = modul_1.digitalRead(7);  // читаем состояние 7 вывода 1 модуля в переменную a
    int b = modul_2.digitalRead(7);  // читаем состояние 7 вывода 2 модуля в переменную b
}

Управление выводами модуля через стандартные функции: pinMode, digitalWrite и digitalRead

#include <iarduino_I2C_IO_Global.h>  // Подключаем библиотеку, разрешая использовать обычные функции для управления выводами модуля
                                     // При этом, адрес 1 модуля должен быть 0x20, следующего 0x21 и т.д.
                                     // Тогда выводы 0-7 принадлежат 1 модулю, 8-15 второму и т.д.
                                     // Номера выводов Arduino указываются типом uint8_t, а модулей uint16_t.
void setup() {
    iarduino_I2C_IO_Global.begin();  // Инициируем раборту с модулями расширения выводов
    pinMode(uint8_t(3),  OUTPUT);    // Конфигурируем 3 вывод Arduino как выход
    pinMode(uint8_t(7),  INPUT );    // Конфигурируем 7 вывод Arduino как вход
    pinMode(uint16_t(3), OUTPUT);    // Конфигурируем 3 вывод модуля  как выход
    pinMode(uint16_t(7), INPUT );    // Конфигурируем 7 вывод модуля  как вход
}
void loop(){
    digitalWrite(uint8_t(3), HIGH);   // Устанавливаем на 3 выводе arduino, состояние логической 1
    digitalWrite(uint16_t(3), LOW);   // Устанавливаем на 3 выводе модуля , состояние логического 0
    int a = digitalRead(uint8_t(7));  // читаем состояние 7 вывода Arduino в переменную a
    int b = digitalRead(uint16_t(7)); // читаем состояние 7 вывода модуля  в переменную b
}

В первом примере, обращение к каждому модулю осуществляется через его объект, а во втором, обращение осуществляется через стандартные функции управления цифровыми выводами, при этом, выводы Arduino указываются типом uint8_t, а выводы модулей типом uint16_t.

Описание основных функций библиотеки:

Данная библиотека может использовать как аппаратную, так и программную реализацию шины I2C.
О том как выбрать тип шины I2C рассказано в статье Wiki - расширенные возможности библиотек iarduino для шины I2C.

Работа с модулями через стандартные функции:

Подключение библиотеки:

#include <iarduino_I2C_IO_Global.h>  // Подключаем библиотеку, разрешая использовать обычные функции для управления выводами модуля
                                     // Объекты создавать не нужно!

Функция begin();

• Назначение: Инициализация работы с модулями.
• Синтаксис: begin();
• Параметры: Нет.
• Возвращаемые значения: Нет.
• Примечание: Вызывается 1 раз в коде setup.
• Пример:

iarduino_I2C_IO_Global.begin(); // Инициируем работу модуля

Стандартные функции pinMode(); digitalRead(); digitalWrite();

• Назначение: Установка режима работы выводов, чтение и установка состояний выводов.
• Параметры:
  • №_ВЫВОДА_МОДУЛЯ - число, типа uint16_t.
  • №_ВЫВОДА_ARDUINO - число, типа uint8_t.
• Примечание: Использование других типов, вызовет ошибку.
• Пример:

digitalWrite( uint16_t(25) , digitalRead( uint16_t(35) )); // Копируем состояние с 35 вывода модуля на 25 вывод модуля
                                                           // 25 вывод, это 1 вывод модуля с адресом 0x23 на шине I2C
                                                           // 35 вывод, это 3 вывод модуля с адресом 0x24 на шине I2C
digitalWrite( uint8_t(3) , digitalRead( uint16_t(53) ));   // Копируем состояние с 53 вывода модуля на 3 вывод Arduino
                                                           // 53 вывод, это 5 вывод модуля с адресом 0x26 на шине I2C

Обращение к модулям осуществляется без объектов, а нумерация выводов всех модулей сквозная, по порядку адресов на шине I2C (см. таблицу). Допускается пропускать адреса модулей на шине I2C, например, установить два модуля с адресами 0x21 и 0x23, но и обращаться придется к выводам с номерами 8-15 и 24-31.

Номера выводов, указываемые в стандартных функциях, зависят от адреса модуля на шине I2C:

Описание дополнительных функций библиотеки:

Работа с модулями через объекты библиотеки:

Подключение библиотеки:

#include <iarduino_I2C_IO.h>  // Подключаем библиотеку
iarduino_I2C_IO exp( АДРЕС ); // Объявляем объект exp, с указанием адреса модуля на шине I2C. 
                              // Для каждого модуля создаётся свой объект, с указанием адреса модуля.
                              // Примечание:
                              // Допускается создание одного объекта без указания адреса модуля, который сможет работать с любым модулем на шине.
                              // При этом, адрес 1 модуля должен быть 0x20, следующего 0x21 и т.д.
                              // Тогда выводы 0-7 принадлежат 1 модулю, 8-15 второму и т.д.

Функция begin();

• Назначение: Инициализация работы с модулем
• Синтаксис: begin();
• Параметры: Нет.
• Возвращаемые значения: Нет.
• Примечание: Вызывается 1 раз в коде setup.
• Пример:

exp.begin(); // Инициируем работу модуля

Функция pinMode();

• Назначение: Установка режима работы вывода модуля (вход или выход).
• Синтаксис: pinMode( №_ВЫВОДА_МОДУЛЯ , РЕЖИМ_РАБОТЫ );
• Параметры:
  • №_ВЫВОДА_МОДУЛЯ - число от 0 до 7, соответствующее конфигурируемому выводу.
  • РЕЖИМ_РАБОТЫ - устанавливаемый режим работы вывода модуля: (INPUT или OUTPUT).
• Возвращаемые значения: Нет.
• Примечание: Работает как одноимённая функция pinMode.

exp.pinMode(0, INPUT ); // Конфигурируем 0 вывод модуля как вход
exp.pinMode(1, OUTPUT); // Конфигурируем 1 вывод модуля как выход

Функция digitalRead();

• Назначение: Чтение логического состояния на выводе модуля (LOW или HIGH).
• Синтаксис: digitalRead( №_ВЫВОДА_МОДУЛЯ );
• Параметры:
  • №_ВЫВОДА_МОДУЛЯ - число от 0 до 7, соответствующее выводу модуля, состояние которого требуется прочитать.
• Возвращаемые значения: bool - логическое состояние на выводе (LOW или HIGH).
• Примечание: Работает как одноимённая функция analogRead.
• Пример:

bool val = exp.digitalRead(0); // Читаем состояние нулевого входа модуля в переменную val

Функция digitalWrite();

• Назначение: Установка логического состояния на выводе модуля (LOW или HIGH).
• Синтаксис: digitalWrite( №_ВЫВОДА_МОДУЛЯ , СОСТОЯНИЕ);
• Параметры:
  • №_ВЫВОДА_МОДУЛЯ - число от 0 до 7, соответствующее выводу, состояние которого требуется установить.
  • СОСТОЯНИЕ - устанавливаемое логическое состояние на выводе (LOW или HIGH).
• Возвращаемые значения: Нет.
• Примечание: Работает как одноимённая функция digitalWrite.

exp.digitalWrite(1, HIGH); // Устанавливаем на первом выводе модуля состояние логической единицы

Нумерация выводов для каждого модуля начинается с 0.

Применение:

• Увеличение количества цифровых входов/выходов Arduino.
• Уменьшение числа проводов, между Arduino и цифровыми устройствами.
• Усиление помехозащищенности, если устройства находятся на значительном удалении от arduino.

Ссылки:

• Модуль - расширитель на 8 Входов/Выходов.
• Библиотека iarduino_I2C_IO.
• Wiki - Установка библиотек в Arduino IDE.
• Расширенные возможности библиотек iarduino для шины I2C.