MCP23S17T-E/SO 产品概述

一、概述

MCP23S17T-E/SO 是 Microchip（美国微芯）推出的一款高集成度 16 位 SPI I/O 扩展器，封装为 SOIC-28（300 mil）。器件工作电压范围宽（1.8V ~ 5.5V），通过标准 SPI 总线扩展微控制器的 GPIO 数量，适用于空间受限但需大量 I/O 的嵌入式系统。器件支持硬件寻址，最多可并联 8 个器件，从而大幅扩展系统的并行 I/O 能力。额定工作温度为 -40℃ 到 +125℃，适合工业级应用。

二、主要特性

• 接口类型：SPI，最高时钟频率 fc = 10 MHz，兼容常见 MCU 的 SPI 主机模式。
• I/O 数量：16 位 GPIO，可逐位配置为输入或输出。
• 中断功能：器件带中断输出，用于检测和报告端口电平变化，便于低功耗轮询和快速响应。
• 电气特性：工作电压 1.8V ~ 5.5V；静态电流 Iq ≈ 3 µA（待机态极低功耗）；输出拉电流 IOH = 3 mA，灌电流 IOL = 8 mA；输出低电平 VOL 可达到 600 mV（在典型负载条件下）。
• 支持设备数量：通过硬件地址引脚可支持最多 8 个器件并联。
• 工作温度：-40℃ ~ +125℃，满足工业和车规级温度要求（请参考厂商应用说明确认具体等级）。
• 封装：SOIC-28（300 mil），器件型号为 MCP23S17T-E/SO。

三、功能亮点

• 灵活的寄存器映射与配置：支持方向寄存器、输入极性翻转、内部上拉配置、IPOL/GPINT 等常用控制寄存器（具体寄存器表及位定义请查阅数据手册）。
• 中断按位触发：可按需配置哪些引脚参与中断触发，便于实现按键扫描、事件检测等功能，降低 MCU 轮询负担。
• 低功耗特性：静态电流仅微安级，适合电池供电或节能型设备。

四、典型应用场景

• 人机界面：按键矩阵、指示灯驱动与读取。
• 工业控制：需要大量数字 I/O 的开关量采集与输出控制。
• 家电与楼宇自动化：外设扩展、灯光控制、传感器状态采集等。
• 通讯与测试设备：作为 GPIO 扩展器与多路复用控制单元。

五、硬件与设计注意事项

• SPI 布线：保持 SCLK、MOSI、MISO、CS 线短且走直，注意终端和去耦，确保 10 MHz 时序完整。
• 地址与片选：通过 A0~A2（或对应地址引脚）配置器件地址，最多并联 8 片；在多器件系统中建议每片使用独立片选以简化总线仲裁。
• 电源与去耦：在 VDD 旁放置 0.1 µF 陶瓷去耦电容，靠近器件引脚放置；在可能存在大电流切换的输出侧增加合适滤波。
• 输出能力匹配：IOH/ IOL 分别为 3 mA / 8 mA，适合驱动小信号负载或作为开漏/推挽接口；若需驱动较大电流负载，建议外接驱动级或缓冲器。
• 电平兼容：器件支持 1.8V 至 5.5V，可直接与不同电压域的 MCU 通讯，但跨电压域连接时应核对 IO 耐压或使用电平转换方案。
• 中断线设计：若多片器件的中断输出共用一条中断线，软件需要读取各器件中断源寄存器以定位具体触发引脚。

六、封装与订购信息

• 型号：MCP23S17T-E/SO
• 品牌：Microchip（美国微芯）
• 封装：SOIC-28（300 mil）
• 建议查阅 Microchip 官方数据手册与封装图纸以获取引脚排列、封装尺寸与详细电气特性曲线，便于 PCB 设计与可靠性评估。

总结：MCP23S17T-E/SO 是一款功能完善、接口兼容性好、适用范围广的 16 位 SPI I/O 扩展器，低功耗、宽电压范围和工业温度支持使其在多种嵌入式系统中都能作为可靠的 GPIO 扩展解决方案。欲获得寄存器级使用示例、时序图与典型应用电路，请参考 Microchip 官方数据手册。