1.1SN7325概述

SN7325是一種2線序列介面的外設，它有16個I/O埠的，這16個埠劃分為8個推輓I/O埠和8個開漏I/O埠。這16個I/O埠中的任何一個都可以配置為輸入或是輸出。所有I/O埠被配置為輸入，可以用來不間斷檢測埠的電平狀態變化，當狀態變化時可以通過INT輸出埠來捕獲到。

開漏埠在0.26V的時候吸收電流的能力達到20mA，能夠驅動LEDs。RST輸入引腳能夠清除序列介面、停止任何對SN7325的I2C讀寫動作。SN7325有兩個地址輸入埠，從而決定了可以通過I2C匯流排掛載4個SN7325從裝置，同時，SN7325地址也決定了I/O埠的上電邏輯(也就是上電後預設的電平狀態)。

。

1.2推輓I/O、開漏I/O和高阻態

⑴推輓I/O

可以獨立輸出高低電平，輸出低電平時接地，輸出高電平時輸出的是IC的電源電源，見SN7325資料手冊中推輓I/O的設計功能圖：

圖2

圖2中，當output(注意了，這裡的output是內部的，不是圖5的output)為0時，下面N型MOSFET的柵極和源極形成的PN接面截止，這樣漏極和源極斷開，而上面P型MOSFET的柵極和源極形成的PN接面導通，這樣漏極和源極閉合，所以輸出高電平；當output為1時，下面N型MOSFET的柵極和源極形成的PN接面導通，這樣漏極和源極閉合，而上面P型MOSFET的柵極和源極形成的PN接面截止，這樣漏極和源極斷開，所以輸出低電平。

⑵開漏I/O

開漏中的“漏”指MOS FET(MOS場效電晶體)中的漏極，開漏I/O是指以MOS FET的漏極作為輸入/輸出的引腳，可輸出低電平和高阻態(Hi-Z)，如要輸出高電平，則需要外部上拉電阻接到電源端，見SN7325資料手冊中推輓I/O的設計功能圖：

圖3

圖3中，當output為0時， N型MOSFET的柵極和源極形成的PN接面截止，這樣漏極和源極斷開，因為外部接了上拉電阻，所以輸出高電平；當output為1時，N型MOSFET的柵極和源極形成的PN接面導通，這樣漏極和源極閉合，所以輸出低電平。

⑶高阻態

指的是電路的一種輸出狀態，既不是高電平也不是低電平，如果高阻態再輸入下一級電路的話，對下級電路無任何影響，和沒接一樣，如果用萬用表測的話有可能是高電平也有可能是低電平，隨它後面接的電路來定。

我們在電路分析時高阻態可做開路理解，也就是可以把它看作輸出（輸入）電阻非常大。它的極限可以認為懸空。也就是說理論上高阻態不是懸空，它是對地或對電源電阻極大的狀態，而實際應用上與引腳的懸空幾乎是一樣的。

當閘電路的輸出上拉管導通而下拉管截止時,輸出為高電平;反之就是低電平;如上拉管和下拉管都截止時,輸出端就相當於浮空（沒有電流流動）,其電平隨外部電平高低而定,即該閘電路放棄對輸出端電路的控制 。

1.3SN7325上電I/O埠預設的電平邏輯

圖4

圖4中AD1和AD0電平的狀態是由硬體上的設計來決定的，所以可以根據I/O口的需要的功能及電平來設計AD1和AD0，假如要讓PP[7:0]輸出低電平，就要對暫存器0x03設定的值為0x0，要讓PP[7:0]輸出高電平，就要對暫存器0x03設定的值為0xFF；同樣的道理，要讓OD[7:0]輸出低電平，就要對暫存器0x03設定的值為0x0，要讓OD[7:0]輸出高阻態，就要對暫存器0x03設定的值為0xFF

圖1

1.4SN7325的命令位元組暫存器

圖5

SN7325有4種暫存器，分別為輸入暫存器、輸出暫存器、埠配置暫存器和埠中斷控制暫存器，下面來說明這些暫存器的功能：

⑴埠配置暫存器

由圖5可知命令位元組地址為0x04和0x05暫存器分別用於配置埠A(OD0到OD7)和埠B(PP0到PP7)的功能，舉個例子，此暫存器類似於S3C2451的GPDCON暫存器，用於配置I/O的功能的。上電後由圖5可知其預設值為0x00，這裡0表示對應的埠為輸出引腳，而1表示對應的埠為輸入引腳，由此可知，SN7325上電後預設為把0D[7:0]和PP[7:0]配置為輸出埠。

⑵輸入暫存器

由圖5可知命令位元組地址為0x00和0x01暫存器分別是埠A(0D[7:0])和埠B(PP[7:0])的輸入暫存器，通過這兩個暫存器可以讀取0D[7:0]和PP[7:0]的狀態

⑶輸出暫存器

由圖5可知命令位元組地址為0x02和0x03暫存器分別是埠A(0D[7:0])和埠B(PP[7:0])的輸出暫存器，通過對這兩個暫存器寫對應的值來讓0D[7:0]和PP[7:0]輸出想要的高低電平。

⑷埠中斷控制暫存器

在I/O埠作為輸入的時候，中斷控制暫存器控制了I/O埠的中斷功能，設定地址為0x06和0x07暫存器相應位為0，表示使能對應埠的中斷功能，設定為1則是禁用對應埠的中斷功能。

1.5Initial Power-Up

在對SN7325上電的時候，轉變檢測(transition detection)邏輯和INT被複位，上電後I/O口預設的狀態取決於I2C從地址選擇輸入引腳AD1和AD0的狀態，見圖4。

1.6Power-On Reset

SN7325包含一個內建的上電覆位電路(POR)，可確保所有的暫存器在上電是復位到可知的狀態。當VCC電壓高於VPOR(最大為2.3V)時，POR電路釋放所有的暫存器和使SCL及SDA處於正常操作的狀態。當VCC電壓低於VPOR時，SN7325復位所有暫存器的內容為POR預設值。

1.7RST輸入引腳

RST輸入低電平可是任何涉及SN7325的互動無效，迫使SN7325進入I2C停止狀態，但復位不會影響中斷INT的輸出。

1.8待機模式

當序列線空閒的時候，也就是SDA和SLC為邏輯高的時候，SN7325自動進入待機模式(standby mode)，降低供電電流以節省功耗。

1.9Serial Addressing(序列處理)

SN7325作為一個從裝置，它通過SCL與SDA傳送和接受資料。相對於從裝置SN7325來說，我們系統的主裝置是處理器S3C2451，處理器發起所有傳送往或是從SN7325傳送過來的資料傳輸，並且產生SLC時鐘來同步資料的傳輸。

SDA作為輸入和開漏輸出埠，它需要一個典型值為4.7K的上拉電阻，SLC只能作為輸入，如果有多個主裝置掛載在這2線介面上，或是在一個單主裝置的系統中，且SCL是主裝置的開漏輸出引腳，那麼這兩種情況下SCL需要一個典型值為4.7K的上拉電阻。每次傳輸由主裝置發起的START條件、7位SN7325從地址及R/W(讀/寫)位、一個或是多個數據位元組和STOP條件組成，見下圖

圖6

1.10    START and STOP Conditions

在SCL和SDA保持在邏輯高的時候表示序列介面處於空閒狀態，主裝置通過使SDA從高到低且SLC為高來產生一個開始條件，在主裝置完成和從裝置的通訊後，通過使SDA從低到高且SCL為低來產生一個結束條件，這樣匯流排被釋放，為下次資料傳輸做好準備。

1.11    Bit Transfer

SCL每個時鐘脈衝同步一個數據位的傳輸，在SCL為高電平的時候在SDA上的資料必須保持穩定才能被有效傳輸，見下面的時序圖：

1.12    Slave Address

SN7325有一個7位的從地址，緊接著的第8位是讀/寫位，此位為0表示向SN7325一個寫命令，此位為1表示一個讀命令。一個完成的從地址格式如下：

圖8

1.13    Data Bus Transaction(資料匯流排事務)

在一次寫操作中，最開始的是主裝置通過產生開始位來開始傳輸，然後是8位從設定地址，接著的第一個位元組就是命令位元組(比如0x02)，其中命令位元組用於決定向暫存器(地址為0x02的暫存器)寫資料或是從指定的暫存器讀取資料。也就是再接著的就是要寫入暫存器的資料，見下圖：

圖9

1.14    Acknowledge(應答)

SN7325每接收到一個位元組的資料，在SCL的第9個時鐘脈衝時傳送應答位表示接收到一個位元組的資料，也就是說每個位元組的有效傳輸需要9位。主裝置產生第9個時鐘脈衝，接收裝置在應答時鐘脈衝(也就是第9個時鐘脈衝)時通過拉低SDA來應答，移植以表示成功接收到此位元組資料，所以說如果應答的是邏輯高，那麼就表示接收裝置沒有成功接收到此位元組資料，要麼是因為地址不對，要麼就是其他原因了。

這裡處理器S3C2451是主裝置，SN7325是從裝置，當主裝置傳送資料給SN7325時，由SN7325產生應答位；如果SN7325傳送資料給主裝置，那麼主裝置要產生應答位。

1.15    Writing to Port Registers(向埠暫存器寫資料)

見1.13的描述

1.16    Reading Port Registers(讀取埠暫存器)

圖10

為了從SN7325中讀取暫存器資料，I2C匯流排的主裝置必須先發送SN7325的地址和讀寫位(讀時為1)，接著是決定了被訪問暫存器的命令位元組資料(比如要讀取0x01暫存器的值，這裡的命令位元組資料就為0x01)，然後就是暫存器的值。

SN7325在收到從地址後產生應答位，並且在應答位的這個時鐘脈衝的時候插入INT訊號，這是新的快照資料就是當前傳送給主裝置的埠資料，所以在資料傳送的時候如果埠狀態改變，就可以檢測到。當主裝置從SN7325讀取一個位元組後緊接著產生一個停止條件，然後SN7325傳送當前的埠資料，並且清除變化的flag與reset跳變檢測。