英创信息技术利用精简ISA总线扩展GPIO概述
1、精简isa总线gpio扩展原理
在工业领域，gpio的应用非常广泛，英利工控板上自带有16路gpio。然而在实际应用中，经常需要多于16路的gpio作为控制或者数据信号使用，这时候可以通过英利精简isa总线进行gpio扩展。采用最普遍的逻辑芯片74hct138、74hct245和74hct273即可以扩展出满足需求数量的gpio。此外，由于上述芯片的成本极其低廉，单片采购价只有几角钱，因此在满足功能需求的同时，也有效地控制了产品成本。
采用精简isa总线进行gpio扩展的方法是：使用74hct138对片选控制信号cs1#、读信号rd#、写信号we#以及地址线sa0-sa2进行地址译码，产生不同地址偏移量的片选信号，应用程序通过对不同地址的读写操作来控制相应的gpio（gpio通过74hct245或者74hct273连接到数据线sd0-sd7）。
2、din扩展示例
数字输入din的扩展原理图如下所示：
如图所示，地址译码产生了8个读片选信号，每一个信号通过控制一片74hct245可以操作8路gpio，这样，一次译码之后可以扩展出64路din。本图中只使用了rd0#和rd1#两个片选信号，客户如有需要可以使用rd2#-rd7#继续进行扩展。
3、dout扩展示例
数字输出dout的扩展原理图如下所示：
如图所示，地址译码产生了8个写片选信号，每一个信号通过控制一片74hct273可以操作8路gpio，这样，一次译码之后可以扩展出64路dout。本图中只使用了we0#和we1#两个片选信号，客户如有需要可以使用we2#-we7#继续进行扩展。
综上所述，通过一次地址译码能够扩展出64路输入、64路输出一共128路gpio，可以满足绝大多数工业控制领域的需求。而这128路gpio扩展所需的器件成本只有十几元，相对于工控整机产品而言，几乎可以忽略不计。
此外需强调的是，如果用户扩展出的gpio是用做不同的功能，那么最好将不同的功能单元完全分开。
比如，需要进行如下扩展控制：
• 3路din
• 2x3矩阵键盘
• 5个led
• 4路继电器单元
• 7路dout
则分配思路如下：由于有5个功能单元，每一个功能单元所需的gpio都不超过8个，因此使用2片74hct245分别用于矩阵键盘、din；4片74hct273分别用于矩阵键盘、led、继电器、dout，读信号用rd0#和rd1#，写信号用we0#-we3#。这样，应用程序分别独立控制各功能单元，可以加快开发进度，提高开发的成功率和后期维护效率；而多使用几个芯片，并不会给开发成本增加任何负担。
上述示例的具体分配方案如下：
• 1片74hct245，使用片选信号rd0#，接矩阵键盘的输入信号
• 1片74hct245，使用片选信号rd1#，接3路din
• 1片74hct273，使用片选信号we0#，接矩阵键盘的输出信号
• 1片74hct273，使用片选信号we1#，接led
• 1片74hct273，使用片选信号we2#，接继电器
• 1片74hct273，使用片选信号we3#，接7路dout
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采用精简isa总线进行gpio扩展的方法是：使用74hct138对片选控制信号cs1#、读信号rd#、写信号we#以及地址线sa0-sa2进行地址译码，产生不同地址偏移量的片选信号，应用程序通过对不同地址的读写操作来控制相应的gpio（gpio通过74hct245或者74hct273连接到数据线sd0-sd7）。
2、din扩展示例
数字输入din的扩展原理图如下所示：
如图所示，地址译码产生了8个读片选信号，每一个信号通过控制一片74hct245可以操作8路gpio，这样，一次译码之后可以扩展出64路din。本图中只使用了rd0#和rd1#两个片选信号，客户如有需要可以使用rd2#-rd7#继续进行扩展。
3、dout扩展示例
数字输出dout的扩展原理图如下所示：
如图所示，地址译码产生了8个写片选信号，每一个信号通过控制一片74hct273可以操作8路gpio，这样，一次译码之后可以扩展出64路dout。本图中只使用了we0#和we1#两个片选信号，客户如有需要可以使用we2#-we7#继续进行扩展。
综上所述，通过一次地址译码能够扩展出64路输入、64路输出一共128路gpio，可以满足绝大多数工业控制领域的需求。而这128路gpio扩展所需的器件成本只有十几元，相对于工控整机产品而言，几乎可以忽略不计。
此外需强调的是，如果用户扩展出的gpio是用做不同的功能，那么最好将不同的功能单元完全分开。
比如，需要进行如下扩展控制：
• 3路din
• 2x3矩阵键盘
• 5个led
• 4路继电器单元
• 7路dout
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上述示例的具体分配方案如下：
• 1片74hct245，使用片选信号rd0#，接矩阵键盘的输入信号
• 1片74hct245，使用片选信号rd1#，接3路din
• 1片74hct273，使用片选信号we0#，接矩阵键盘的输出信号
• 1片74hct273，使用片选信号we1#，接led
• 1片74hct273，使用片选信号we2#，接继电器
• 1片74hct273，使用片选信号we3#，接7路dout
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