带大量I/O口扩展的串行芯片GM8164及其应用
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随着非总线型小封装单片机的大量应用，传统的总线扩展型器件已不再适用。而在单片机应用系统的接口电路中，开关量却被大量使用着，但相应的非总线扩展型I／O接口芯片的种类却比较少，很难满足需要I／O口数量较多的应用场合，GM8164是成都国腾微电子设计中心推出的串行I／O扩展器。该器件具有72个I／O口线的扩展能力，因而非常适合于需要使用大量开关量的单片机应用系统。该芯片的级联非常方便，扩展I／O口的数量几乎不受限制。GM8164主要的性能特点如下：
●扩展I／O口数量众多，可提供32位数据输入口和40位数据输出口；
●可同时提供8个开漏输出口，并能方便地进行电平转换和驱动；
●带有可达1MHz的全速率同步串行接口，能非常方便地与通用MCU接口。
●可多个芯片级联，以扩展I／O口的数量；
●工作电压为2．7-5．6V，可适应多种应用；
●静态电流典型值为3μA(3.3V时)；
●动态电流在时钟频率为1MHz时的典型值为13μA(3．3V时)；
●具有PLCC-84和QFP-80两种封装形式。
2 引脚功能和主要参数
2.1 引脚功能
图1所示是GM8164采用PLCC-84封装时的引脚排列图，各引脚的功能见表1所列。
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2．2性能参数
GM8164的极限参数如下：
●电源电压Vcc：-0.5-7V；
●输入电压VI：-0.5-Vcc+0.5V；
●输出电压V。：-0.5-Vcc+0.5V；
●直流漏极电流(每个输出)I。：土25mA；
●直流电流(Vcc)或地端电流Icc：±50mA
●工作温度范围：-25-+85℃；
为了使GM8164能够安全可靠的工作，通常应按以下工作条件操作：
● 电源电压Vcc为2.0-6.0V；
●输入电压VI为0-Vcc+；
●输出电压V。为0～Vcc+；
●输入脉冲上升、下降时间tr、tf为0-500ns；
●时钟频率为1MHz(3.3V)或2MHz(5V)。
3 结构功能
GM8164是一个CMOS器件，图2所示是其内部结构，该器件内部包括5组8位串入／并出和并入／串出的寄存器。其功能如下：
●将串行数据转换为并行数据时，可选择5个并行口中的任意一个口输出；
●将并口数据输入转换为串口输出；
●将串口数据输入转换为并口输出；
●可存储并行数据；
●可多芯片级联，并可任意扩充I／O口；
●在时钟上升沿有效。
GM8164的功能设置如表2所列，其具体工作方式如下：
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(1)串行输入、并行输出工作方式
在OC=0、I／O=0时，如果LE为"1"，则并行数据输入口10-I31为高阻态，此时在 CPU输出指令时钟CLK的上升沿作用下，串行数据将从DIN口输入，并在内部寄存器中 完成数据从低位向高位的移动，而后从O0-O39输出口输出。而当LE=0时锁存O0-O039。
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