[发明专利]机载电子设备I/O端口扩展系统

权利要求书

1.一种机载电子设备I/O端口扩展系统，包含处理器及IO扩展器的硬件平台及其运行在处理器操作系统及IO扩展器驱动程序软件，其特征在于：处理器基于自身的I2C通讯接口，通过数据线SDL和时钟线SCL并行连接N个IO扩展器的I2C接口，N个并行IO扩展器P端的IO端口连接至总线收发器输入端，总线收发器的输出端连接对外连接器；处理器通过IIC接口，根据传输协议发送指令，将IO扩展器的IO端口配置成用户需要的输入或者输出端，当处理器需要访问某个IO扩展器输入端口状态时，通过对应地址片选的IO扩展器发送读指令，对离散输入端口进行轮询，获取该离散输入端口的外部离散量输入状态；当需要通过IO扩展系统输出离散信号量时,向IO扩展器发送写数据指令，对不同地址片选的I/O扩展器的控制寄存器进行读写操作，实现在IO扩展器P端IO端口输出离散信号量；与IO扩展器P端IO端口连接的总线收发器可以片选对应的使能和方向管脚，确定总线收发器两端对应端口的数据传输方向，使IO扩展器与总线收发器中的信号数据流向相匹配，IO扩展器P端IO端口的离散量信号通过总线收发器与外部机载电子设备进行交互，从而实现内部离散量信号输出和外部离散量信号的采集，完成IO端口扩展功能；处理器通过IIC接口驱动，访问输入寄存器Register 0和Register 1，其中Register 0的Bit7～Bit0分别代表TCA9555的Port P07～P00端口配置为输入端口状态下，采集到的离散量状态，Register 1的Bit7～Bit0分别代表TCA9555的Port P17～P10端口作为输入状态下，采集到的离散量状态，Bit值读到为1代表对应输入端口高电平，值为0代表低电平，用户查询相应位的值可得到对应离散量的采集值；处理器通过IIC接口驱动，访问输出寄存器Register 2和Register 3，其中，Register2的Bit7～Bit0分别代表TCA9555的Port P07～P00端口配置为输出端口状态下，用户输出的离散量值，Register 3的Bit7～Bit0分别代表TCA9555的Port P17～P10端口配置为输出端口状态下，用户输出的离散量值，向输出寄存器的某一bit写入1，代表该bit对应的输出端口输出高电平，写入0，代表该bit对应的输出端口输出低电平。

2.如权利要求1所述的一种机载电子设备I/O端口扩展系统，其特征在于：处理器的串行总线I2C接口作为通讯端口，具备数据线SDL和时钟线SCL，两条总线连接至N＜8片IO扩展芯片TCA9555的I2C接口，两片IO扩展芯片的输入输出I/O端口全部连接到M≤4片32位总线收发芯片SM32245，总线收发芯片的对外端连接输入输出连接器。

3.如权利要求1所述的一种机载电子设备I/O端口扩展系统，其特征在于：IO扩展系统是具备IIC接口的处理器的最小系统，所述处理器内部丰富的运算资源和外部相连的存储资源器件和接口资源器件，这些硬件资源构成一个典型的嵌入式系统。

4.如权利要求3所述的一种机载电子设备I/O端口扩展系统，其特征在于：IIC接口包括一根数据线SDA和一根时钟信号线SCL，处理器通过一路IIC接口，分别连接至IO芯片N1、N2……Nn的IIC端口。

5.如权利要求4所述的一种机载电子设备I/O端口扩展系统，其特征在于：每个IO芯片N具备两组输入输出端口，每组8个端口，分别为P00、P01、……P07和P11、P12、……P17，共16个IO port，其中，每组端口的输入输出特性单独配置，同组端口的IO属性相同。

6.如权利要求1所述的一种机载电子设备I/O端口扩展系统，其特征在于：并行IO扩展器包括：IO芯片N1、N2……Nn，总线收发器包括对应IO芯片N1、N2……Nn并行串联的总线收发芯片M1、M2……Mm，总线收发芯片M1、M2……Mm连接对外连接器，运行在处理器的操作系统及IIC驱动程序，根据系统的外部离散接口的输入/输出特性，为每个外部接口分配对应的IO芯片的端口Pxy，其中x＝0,1；y＝0……7。