GPIO扩展芯片应用与防抖设计实战 · 课程目录

01

GPIO扩展芯片概述选型

为什么需要GPIO扩展？常见应用场景与选型考量。

02

I2C接口GPIO扩展：PCF8574/PCF8575 I²C

原理、地址配置与读写时序。

03

SPI接口GPIO扩展：MCP23S17 SPI

原理、寄存器映射与级联设计。

04

GPIO扩展硬件设计防护

去耦电容、上拉电阻、电平转换与ESD保护。

05

机械按键的抖动现象机理

抖动产生机理、波形特征与硬件消抖电路。

06

RC硬件消抖电路设计低通

RC低通滤波原理、时间常数计算与实战选型。

07

RS触发器硬件消抖双稳态

双稳态触发器原理、电路搭建与优缺点分析。

08

软件消抖基础：延时消抖法基础

原理、代码实现与适用场景。

09

状态机消抖算法 FSM

有限状态机模型、状态转移图与C代码实现。

10

定时器轮询消抖中断

基于定时中断的周期性扫描、去抖时间窗口设计。

11

边缘检测与消抖结合触发

上升沿/下降沿检测、毛刺过滤与事件触发。

12

多按键矩阵扫描消抖矩阵

矩阵键盘原理、行列扫描与组合消抖策略。

13

长按与短按识别计时

计时器累计、状态区分与防抖处理。

14

双击与组合键检测组合

双击时间窗口、组合键逻辑与防抖挑战。

15

GPIO扩展输入模式配置输入

推挽输入、上拉/下拉输入与中断触发。

16

GPIO扩展输出模式配置输出

推挽输出、开漏输出与驱动能力。

17

中断在GPIO扩展中的应用中断

中断引脚连接、触发条件与响应流程。

18

I2C总线上的中断共享共享

多设备中断冲突解决、中断状态寄存器读取。

19

SPI总线上的中断处理 MCP23S17

MCP23S17中断输出、中断向量与快速响应。

20

低功耗场景下的GPIO扩展低功耗

休眠模式、唤醒源配置与功耗优化。

21

热插拔与GPIO扩展防护

热插拔冲击、ESD防护与软件初始化策略。

22

GPIO扩展芯片的级联设计级联

I2C地址扩展、SPI片选扩展与菊花链。

23

高速GPIO扩展应用高速

SPI时钟频率限制、数据吞吐量与实时性分析。

24

GPIO扩展芯片寄存器编程寄存器

读写寄存器、位操作与批量更新。

25

常见GPIO扩展芯片对比选型

PCF8574 vs MCP23S17 vs MAX7313 vs TCA6416。

26

防抖设计中的常见陷阱避坑

延时过长、中断风暴、状态丢失与解决方案。

27

RTOS下的防抖 RTOS

任务调度、信号量与消息队列应用。

28

FPGA实现GPIO扩展与防抖 Verilog

状态机、时钟分频与硬件消抖。

29

综合实战一：PCF8574按键与LED 项目

8路按键输入与LED输出系统。

30

综合实战二：MCP23S17矩阵键盘防抖项目

矩阵键盘扫描与防抖控制器。