Nooit genoeg GPIO pins op een Micro Processor

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.

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).

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.

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.