Maxim Integrated Products的输入输出（I/O）扩充器技术，可让任何输出埠都被当成一个多功能的发光二极体（LED）驱动器使用，具闪烁和脉宽调变（PWM）的亮度控制为一项独特的优点。此扩充器系列产品能在4mm×4mm的QFN小包装中放入18个输出埠和3mm×3mm的QFN小包装中放入10个输出埠。此种产品被发展的原因，是因为当今Cell phones、PDAs和Laptop的研发人员，在机板的较远处仍需要监测和控制stuff tucked。那里没有足够空间可以从主要的晶片组（ASIC）布一整串的I/O线路，但是能够允许仅两条线的I2C介面。研发人员需要小型且省电的埠扩充器晶片，并且必须坚固且价格便宜，还能以最简单的方式连结处理器。

设计的要领

Maxim设计者认为要满足这些需求的最好方法，是发表一系列类似的模组，以因应不同的情况并做最佳化的搭配。以电池为动力的产品，静态耗电流的要求是最重要的。在一般的条件下须低于1.2uA；在－40℃到＋125℃的全温度范围下，最高允许3.6uA。这个系列的产品，操作电压从2V到3.6V并且支援热插入。关机时，所有装置的接脚皆呈现至少可承受6V的高阻抗（除了电源供应接脚外）。这些装置在附件热插拔的应用上非常方便，因为不论是否起动这个晶片，输入输出埠和串联界面（serial interface）皆可以继续工作。

《表一 MAX6964-5与MAX7313-6 Port Expander Family系列产品》

脉波亮度控制

全系列的MAX6964-5、MAX7313-6皆包含LED的亮度和闪烁控制。所有的输出埠皆能够汲取50mA，这电流足够驱动大多数的LED。对高电流的LED，适用于照相机照明的白光LED，亦可将数个输出埠并联驱动。任一埠能够被设定为固定的逻辑准位（例如为逻辑输出），或者脉宽调变（PWM）以提供平均电流（和亮度）使LED负载成为可调整式的。

内部的32kHz振荡器产生脉宽调变（PWM）的时间。在output-by-output 基准上来启动脉宽调变亮度控制，允许这个埠扩充器提供多工的LED脉宽调变驱动和无干扰逻辑输出。当没有输入输出埠对LED提供脉宽调变亮度控制时，内部振荡器自动地关闭，进而使操作电流减到最少。

脉宽调变亮度控制使用4位元（4bit）的主控制和4位元组（4bits）的个别输出控制。这4位元的主控制提供16阶全区的亮度控制，它适用于所有为PWM输出的输出埠。这主控制设定最大脉波宽度从脉宽调变时间的1/15到15/15，因此为这些脉宽调变输出设定了最大亮度。这每一个输出设定包含另一个4bit个别输出，进一步细分工作周期，允许其从它主控制所设的工作时间的1/16到15/16。

如果这个应用使用相同的脉宽调变设定到所有为脉宽调变信号的输出埠，则单一脉宽调变控制能够替代所有个体控制。这将简化这个控制软体，因为仅需要写入一个暂存器来调整这些LED的亮度，这些装置允许超过240阶的亮度控制。

《图一 PWM Timing》

LED的闪烁

这些用于设定埠的逻辑准位或者脉宽调变设定的内部暂存器是相同的。透过软体（内部暂存器位元）或者透过硬体（这个Blink输入接脚）选择暂存器组能够控制这个埠的设定。这两个控制方式是以EXORed方式来选择暂存器组，任何时候转变任一个控制方式将改变暂存器组。 Blink的控制是在每一个暂存器组放置不同LED的亮度设定，利用这种控制可轻易对亮度设定，无须每次重覆写入所有埠暂存器。一个较普遍的应用是利用硬体中断来控制这个Blink输入接脚，透过暂存器组关闭所有LED。 Blink输入能够以100kHz频率来驱动，所以它甚至能够用来作为脉宽调变控制。

结论

埠扩充器的发展可满足顾客的需要和期望。将来可能越来越多的类比和功率开关功能将包含此类低价周边产品。随着微控制单元（microcontroller）和系统（ASIC）走向较小的架构和较低的供应电压趋势，基于成本考量下，必须将这些功能放至特殊化的I/O晶片内，而非将其放至高成本、高密度的逻辑晶片内。 （作者任职于Maxim Integrated Products）