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T113-S3-TCA6424-gpio扩展芯片调试

news 2025/8/23 18:20:41

前言

一、TCA6424介绍

二、原理图连接

三、设备树配置

四、内核配置

五、gpio操作

总结

前言

TCA6424是一款常用的GPIO（通用输入输出）扩展芯片，可以扩展微控制器的IO口数量。在T113-S3平台上，使用TCA6424作为GPIO扩展芯片可以方便地增加可用的IO口。本篇博客将为您提供一份详细的调试指南，帮助您顺利将TCA6424与T113-S3集成，并实现GPIO功能的扩展。

一、TCA6424介绍

TCA6424是德州仪器（Texas Instruments）公司推出的一款IO扩展器，用于将微控制器的数字IO口数量扩展。它提供了24个独立的GPIO引脚，可以通过I2C总线与主控器（如微控制器、FPGA等）进行通信。TCA6424的主要特点和特性如下：

多功能IO口： TCA6424提供了24个通用IO口，这些IO口既可以配置为输入模式，也可以配置为输出模式。这使得TCA6424非常适合于需要额外IO口的嵌入式系统和应用。
I2C接口： TCA6424使用标准的I2C总线进行通信，需要两根线（SCL和SDA）。这种串行通信协议使得芯片能够通过少量的引脚与主控器连接，从而减少了硬件复杂性。
可编程引脚方向： TCA6424的每个引脚都可以单独配置为输入或输出模式。这意味着您可以根据需求动态地改变引脚的工作方式。
中断功能： TCA6424支持引脚的中断功能，可以在引脚状态发生变化时产生中断请求，通知主控器进行相应的处理。
内部上拉和下拉电阻： TCA6424允许您配置引脚的上拉或下拉电阻，以便于在输入模式下实现信号的稳定采集。
低功耗设计： 芯片具有低功耗特性，适用于移动设备和需要长时间运行的嵌入式系统。
广泛的应用： TCA6424可用于各种应用，如工业自动化、嵌入式系统、家庭自动化、机器人、传感器节点等，为这些应用提供了额外的IO资源。

二、原理图连接

T113-S3采用I2C接口与TCA6424连接，具体连接示意图如下图所示：

三、设备树配置

通过原理图可知，扩展io芯片通过T113-S3 i2c2相连接，在SDK里面通过修改device/config/chips/t113/configs/evb1_auto/board.dts设备树配置文件，添加设备树配置文件内容，具体内容如下所示：

&twi2_pins_a{/*pins = "PE12", "PE13";*/pins = "PG14", "PG15";function = "twi2";drive-strength = <10>;
};&twi2_pins_b{/*pins = "PE12", "PE13";*/pins = "PG14", "PG15";function = "gpio_in";
};//TCA6424ARGJR
&twi2 {status = "okay";pinctrl-0 = <&twi2_pins_a>;pinctrl-1 = <&twi2_pins_b>;tca6424@22 {compatible = "ti,tca6424";reg = <0x22>;status = "okay";gpio-controller;#gpio-cells = <2>;interrupt-parent = <&pio>;interrupts = <&pio PG 12 GPIO_ACTIVE_HIGH>;interrupt-names = "int1";};
};

四、内核配置

linux内核需要打开TCA6424驱动配置，在gpio driver下找到tca6424驱动配置项点，并*选中编译进内核即可，配置选项如下截图所示：

> Device Drivers > GPIO Support > I2C GPIO expanders

选中 PCA95[357]x, PCA9698, TCA64xx, and MAX7310 I/O ports 选项。

正常启动后在/sys/class/gpio下可以看到如下部分内容即可表示加载成功：

特别注意：其中gpiochip392表示该IO扩展芯片的gpio基地址为392，其24个gpio pin号为392~415区间，使用sysfs方式操作gpio即可。

五、gpio操作

在392~415区间选择可操作的gpio，假设选择一个该芯片未使用的一个管脚对应的管脚号 X，执行以下命令，如果能看到相应目录的值发生预期的改变的话，则说明该 GPIO是可操作的：

1. 导出
/sys/class/gpio# echo X> export2. 设置方向
/sys/class/gpio/gpioX# echo out > direction3. 查看方向
/sys/class/gpio/gpioX# cat direction4. 设置输出
/sys/class/gpio/gpioX# echo 1 > value5. 查看输出值
/sys/class/gpio/gpioX# cat value6. 取消导出
/sys/class/gpio# echo X > unexportX 导出gpio号 > 芯片基号 < 可扩展io号