PCA6416APW,118 产品概述

一、简介

PCA6416APW,118 是恩智浦（NXP）推出的一款 16 位 I²C/SMBus I/O 扩展器。器件通过 I²C/SMBus 接口在标准/快速模式下工作（最高 400 kHz），提供两组 8 位并行 I/O（Port0、Port1），每位可独立配置为输入或输出，适用于微控制器 GPIO 扩展与系统管理场景。器件封装为 24‑TSSOP，工作电压范围宽（1.65 V ～ 5.5 V），工作温度 -40 ℃ ～ +85 ℃，并带有中断输出，用于事件驱动的低功耗响应。

二、主要特性

• 接口：I²C / SMBus（兼容 400 kHz 快速模式）
• GPIO：16 位（分为两组 8 位端口），每位可独立配置为输入/输出
• 电源：单电源 1.65 V ～ 5.5 V，适配多种平台电平
• 中断：有中断输出（开漏，低电平有效），便于主机快速响应输入变化
• 温度范围：-40 ℃ ～ +85 ℃
• 封装：24‑TSSOP（PCA6416APW），适合空间受限的系统
• 可编程极性反转与配置寄存器，支持灵活的软件控制

三、引脚与寄存器概览

器件提供常用引脚：VCC、GND、SDA、SCL、INT、中断上拉及地址引脚（用于设置器件的 I²C 从地址）。内部寄存器组通常包括：输入端口寄存器、输出端口寄存器、极性反转寄存器和配置寄存器（每组端口各一字节），通过 I²C 随机/连续读写访问。配置寄存器位值通常为 1 表示该位为输入，0 表示该位为输出；极性反转寄存器可用于将输入逻辑翻转以匹配外部电路。

四、中断与工作机制

INT 为开漏输出，低电平有效，需外部上拉到 VCC。通常在任一被配置为输入的端口发生状态变化时触发中断，主机通过读取相应的输入寄存器/状态寄存器以识别中断源。读取输入寄存器后，器件会释放中断（具体行为参考器件数据手册），便于实现事件驱动的低功耗处理。

五、典型应用

• MCU/CPU 的 GPIO 扩展（键盘、按键矩阵、开关）
• 指示灯或低速 LED 群控（配合限流电阻）
• 电源与系统管理信号监控（与 SMBus 管理器配合）
• 工业与嵌入式设备的人机接口扩展

六、设计与使用建议

• I²C 总线 SDA/SCL 需外部上拉电阻，阻值按系统总线容量和速度选择（常见 2.2k–10kΩ）；INT 也需上拉电阻。
• 在 VCC 与 GND 之间放置 0.1 μF 陶瓷旁路电容，靠近器件电源引脚，以保证稳定性和抗干扰。
• 多器件并联使用时注意地址设置（通过地址引脚选择不同从地址），并考虑总线负载与拉升。
• 输出驱动能力与外部负载有关，高电流负载要加缓冲器或使用外部驱动器。
• 软件上，先通过配置寄存器设定输入/输出方向，使用输出寄存器写入输出态；读取输入并结合极性寄存器判断实际逻辑状态，处理中断时注意读寄存器以清除中断标志。

如需器件电气参数（例如 I/O 驱动能力、确切寄存器映射与默认复位值、I²C 地址表或典型时序图），建议参考恩智浦官方数据手册（PCA6416A/PCA6416 文档）以获得完整版规范与时序细节。