Texas Instruments TCAL9538 8位I/O扩展器为双线双向I^2^C总线（或SMBus）协议而开发，具有1.08V至3.6V VCC 工作电压。TCAL9538支持100kHz（标准模式）、400kHz（快速模式）和1MHz（快速模式+）I^2^C时钟频率。当传感器、开关、按钮、LED、风扇等设备需要额外使用I/O时，I/O扩展器可提供简单解决方案。

数据手册：*附件：Texas Instruments TCAL9538 8位IO扩展器数据手册.pdf

TI TCAL9538包括敏捷I/O端口，可提供旨在增强 I/O速度、功耗和EMI性能的附加特性。此类附加特性包括可编程输出驱动强度、可编程上拉和下拉电阻、可锁存输入、可屏蔽中断、中断状态寄存器以及可编程开漏或推挽输出。

特性

• 工作电源电压范围：1.08 V至3.6 V
• 1.8V时具有1µA（典型值）的低待机电流消耗
• 1MHz快速模式+ I^2^C总线
• 硬件地址引脚允许两个设备在同一根I^2^C、SMBus总线上。
• 低电平有效复位输入 (RESET)
• 低电平有效的开漏中断输出 (INT)
• 输入或输出配置寄存器
• 极性反转寄存器
• 可配置I/O驱动强度寄存器
• 上拉和下拉电阻器配置寄存器
• 内部上电复位
• SCL/SDA输入端静噪滤波
• 具有最大电流驱动能力的锁存输出，可直接驱动LED
• 闭锁性能超过100mA，符合JESD 78 II类标准
• 静电放电保护超出JESD 22标准
• 4000V人体模型 (A114-A)
• 1000V充电器件模型 (C101)

简化示意图

典型应用原理图

逻辑图（正逻辑）

TCAL9538 8位I²C总线IO扩展器技术解析与应用指南

一、核心特性

• ‌超低功耗‌：待机电流仅1μA(典型值@1.8V)
• ‌宽电压工作‌：1.08V至3.6V工作电压范围
• ‌高速接口‌：支持1MHz Fast-mode Plus I²C通信
• ‌灵活配置‌：可编程输出驱动强度(25%-100%)
• ‌增强功能‌：可配置上拉/下拉电阻(100kΩ)
• ‌中断功能‌：开漏中断输出(INT)支持状态变化检测
• ‌多种封装‌：提供TSSOP(16)、UQFN(16)和X2QFN(16)封装选项

二、关键参数详解

1. 电气特性

• ‌输入电压范围‌：-0.5V至4V(绝对最大值)
• ‌输出电压范围‌：-0.5V至4V(绝对最大值)
• ‌导通电阻‌：20mΩ(典型值@3.3V)
• ‌输出驱动能力‌：
  • 源电流：最高240mA(3.6V时)
  • 灌电流：最高325mA(3.6V时)
• ‌ESD保护‌：
  • 人体模型(HBM)：±4000V
  • 充电器件模型(CDM)：±1000V

2. 接口特性

• ‌I²C时钟频率‌：
  • 标准模式：100kHz
  • 快速模式：400kHz
  • 快速模式Plus：1MHz
• ‌地址配置‌：通过A0/A1引脚支持4个设备地址
• ‌中断响应时间‌：1μs(典型值)

三、寄存器系统详解

TCAL9538包含丰富的寄存器配置系统，实现IO端口的灵活控制：

1. ‌基本功能寄存器‌：
   • 输入端口寄存器(00h)：反映IO引脚实际电平
   • 输出端口寄存器(01h)：控制输出状态
   • 极性反转寄存器(02h)：反转输入信号极性
   • 配置寄存器(03h)：设置IO方向(输入/输出)
2. ‌增强功能寄存器‌：
   • 输出驱动强度寄存器(40h/41h)：4级可调驱动能力
   • 输入锁存寄存器(42h)：锁定输入状态变化
   • 上拉/下拉使能寄存器(43h)：启用内部电阻
   • 上拉/下拉选择寄存器(44h)：选择上拉或下拉
   • 中断屏蔽寄存器(45h)：控制中断触发条件
   • 中断状态寄存器(46h)：标识中断源
   • 输出端口配置寄存器(4Fh)：选择推挽/开漏输出

四、应用场景

1. ‌工业控制系统‌：
   • PLC数字IO扩展
   • 传感器状态监测
2. ‌消费电子‌：
   • 按键扫描矩阵
   • LED指示灯控制
3. ‌网络设备‌：
   • 路由器状态指示
   • 交换机控制信号扩展
4. ‌汽车电子‌：
   • 车身控制模块
   • 座舱照明控制