raspi通过PCF8575芯片扩展GPIO数量

想通过raspi外接一个英文全键盘，尽管raspi的GPIO很丰富，但还是想省着点用，另外一个全键盘（含26个英文字母，10个数字，加减乘除之类）可能要50个左右按键，按8x8的按钮矩阵来算，需要占用16个GPIO，此时就想通过PCF8575芯片进行IO扩展，一个PCF8575芯片扩展16个GPIO，正好两个字节，正好够用。

当然最多可以8个PCF8575芯片串连，通过三个引脚控制8个芯片为不同的编号，这样最多就可以扩展出8x16=128个GPIO。

大体流程为：

raspi通过I2C连接PCF8575芯片，PCF8575芯片再与矩阵按键相连。

raspi默认未开启I2C，通过命令raspi-config，选择Interfacing Options，开启I2C即可（据说要重启raspi）。然后如下图中的GPIO2与GPIO3就变成了I2C1_SDA与I2C1_SCL了，前者为串行数据线，后者为串行时钟线。

连接PCF8575的数据线与时钟线，再电源连上VCC，GND接地，即可。INT可以先不管，VCC电源范围为2.5V至5.5V，通常是直接接到raspi上的3.3V或5V均可。最大工作电流为100mA。正面如下图，反面有A0/A1/A2三个引脚未焊接，用于设置芯片编号，默认为0x20。

通电后，在raspi的终端执行如下命令，就可以查到设备了（编号默认为0x20）：

$ i2cdetect -y 1
     0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
00:                         -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: 20 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- -- --

执行如下命令设置PCF8575的16个GPIO的状态值：

$ i2cset -y 1 0x20 0x1 0x2

-y表示yes，表示不要询问确认，1为raspi的I2CBUS编号，系统查看有3个I2C，分别为/dev/i2c-1, /dev/i2c-20, /dev/i2c-21。0x20为CHIP-ADDRESS，0x1 0x2就是要写入的两个字节，相当于P00与P11为高电平，其他均为低电平。

获取状态值：

$ i2cget -y 1 0x20 0 i 2
0x01 0x02

0 i 2表示从0位开始，连续读取2个字节。

实际写程序时，会在一个死循环里每10ms读取一次，以监测按键变化。

关于PCF8575的中断

有些时候我们需要中断信号，以知道何时进行特定检测算法，比如检测旋转编码器的旋转方向。

PCF8575有一个中断引脚，此中断脚为开漏输出，相当于暴露一个三极管的集电极用于向外输出信号。此脚可直接与微处理器的GPIO相连，GPIO需要高电平使得中断生效，微处理器里用程序监听该GPIO的下降沿信号，当PCF8575的所有状态为输入的脚中有任何一个电平发生变化，中断信号就会产生，而读取或写入该GPIO都会自动清理该中断。