DSAW9523BCNV10IIC接口16路呼吸灯扩展GPIO控制器.docx
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DSAW9523BCNV10IIC接口16路呼吸灯扩展GPIO控制器
AW9523B产品手册2011年10月V1.0
I2C接口、16路呼吸灯、扩展GPIO控制器
特性
y支持16路共阳极恒流型LED驱动y256步线性调光,四个电流范围选择y16路扩展GPIO端口,每一路可单独配置为输入或输出y输入端口状态的变化可产生中断输出(INTN)y400kHz快速I2C接口,可支持1.8V通信y支持硬件复位,复位端口10µs去抖动处理yESD防护:
±4000VHBM(MIL-STD-883HMethod3015.8标准)yLatch-up:
±450mA(JEDECSTANDARDNO.78CSEPTEMBER2010标准)y符合RoHS标准,无铅封装y低待机电流(<0.1µA)y工作电压:
2.4V~5.5Vy工作温度:
-40℃~85℃y封装形式:
TQFN4X4-24L
概要
AW9523B是一款I2C接口、16路呼吸灯,每路可作扩展GPIO控制器。
上电后,16路GPIO口默认为输出模式,其输出默认值可通过2位器件地址进行配置。
每一路GPIO口可单独配置为输入或输出。
可通过指令可将每一路分别配置为LED驱动模式或GPIO模式。
在LED模式下,16路LED为共阳极低压降恒流型驱动,每路具备256步线性调光功能。
通过指令可将调光范围设定在四个不同的调光区间内。
AW9523B对低6路LED驱动的Dropout性能做了强化,仅需60mV的电流源压降就可提供20mA的LED电流,使其更适合驱动LCD背光。
AW9523B包含一位中断输出引脚(INTN)。
当GPIO应用在输入模式下,且其输入状态发生改变时,可引起中断输出(INTN)的改变,从而向处理器提交中断请求。
通过I2C接口读取GPIO输入状态时,可以清除中断。
AW9523B支持硬件复位(RSTN)及软复位功能,其中硬件复位引脚内置了10µs防抖动处理。
AW9523B通过快速I2C接口与处理器进行通信。
应用
y手机yMP3/PMPyGPS
y数码相框
引脚分布及标识图
AW9523B俯视图
P0_71_4
1_7
1_6
1_5
AD0
AW9523B器件标识(TOPSIDEMASK)
SCLSDAVCCINTNAD1P1_0
P1_1
P1_2
P1_3
P0_0P0_1P0_6P0_5P0_4GNDP0_3P0_2
AW9523B-AW9523BTQRXXXX-生产跟踪码
图1AW9523B引脚分布及标识图
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典型应用图一:
单芯片实现16路呼吸灯,其中6路可做背光
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AW9523B产品手册
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典型应用图二:
单芯片实现呼吸灯+键盘扩展
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典型应用图三:
两颗芯片实现32路呼吸灯
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订购信息
产品型号AW9523BTQR
工作温度范围-40℃~85℃装运形式
R:
Tape&Reel封装形式
TQ:
ThinQFN
封装形式器件标识
发货形式卷带包装3000片/盘
绝对最大额定值(注1)
参数
电源电压VCC
SCL,SDA,AD0,AD1,INTN,RSTN,P0_0~P0_7,P1_0~P1_7
范围
-0.3Vto6V-0.3VtoVCC
最大功耗(PDmax,package@TA=25℃)封装热阻θJA℃/W最大结温TJmax℃存储温度范围℃to150℃引脚温度(焊接10秒)℃
ESD范围(注2)
HBM,所有引脚Latch-up
测试标准:
JEDECSTANDARDNO.78CSEPTEMBER2010
+IT:
+450mA-IT:
-450mA
注1:
如果器件工作条件超过上述各项极限值,可能对器件造成永久性损坏。
上述参数仅仅是工作条件的极限值,不建议器件工作在推荐条件以外的情况。
器件长时间工作在极限工作条件下,其可靠性及寿命可能受到影响。
注2:
HBM测试方法是存储在一个100pF电容上的电荷通过1.5kΩ电阻对引脚放电。
测试标准:
MIL-STD-883HMethod3015.8
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电气特性=
测试条件:
TA=25℃,VCC=3.8V(除非特别说明)。
参数
电源电压和电流
VCC
VPOR
ISTB输入电源电压上电复位电压关机电流条件最小典型最大单位TA=-40℃~85℃TA=-40℃~85℃RSTN=GND0.12μA数字输出
输出高电平
(P0_7~P0_0,
P1_7~P1_0)VCC-170VCC=2.5V,ISOURCE=VCC=3.6V,ISOURCE=20mAVCC=5V,ISOURCE=
90VCC=2.5V,ISINKVCC=3.6V,ISINK70=
=VCC=5V,ISINK=20mA
VCC=2.5V,ISINK=
VCC=3.6V,ISINKVCC=5V,ISINKVOH输出低电平(P0_7~P0_0,P1_7~P1_0)VOL输出低电平(SDA,INTN)
数字输入
逻辑高电平(SCL,
SDA,RSTN,AD0,
AD1,P0_7~P0_0,
P1_7~P1_0)
逻辑低电平(SCL,
SDA,RSTN,AD0,
AD1,P0_7~P0_0,
P1_7~P1_0)
输入电流(SCL,SDA,
AD0,AD1,
P0_7~P0_0,
P1_7~P1_0)
RSTN引脚的内置下拉
电阻
输入电容(SCL,SDA,
RSTN,AD0,AD1,
P0_7~P0_0,
P1_7~P1_0)
RSTN引脚能滤除的低
毛刺脉宽VIHVILIIH,IILμAVI=VCC或R_RSTNΩCIVI=VCC或tSP_RSTN
LED驱动
ILED
Vdrop1RSTNμs每路LED电流大小0,DIMx低6路(P1-0~P1_3,
P0_0~P0_1)输出压降IOUT=21mA,ISEL<1:
0>=01,
DIMx=C0H版权所有©2011上海艾为电子技术有限公司
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Vdrop2
高10路(P0-2~P0_7,P1_4~P1_7)输出压降
IOUT=21mA,ISEL<1:
0>=01,
DIMx=C0H
I2C接口时序参数
参数
SCL时钟频率
(重复)起始条件的保持时间(SDA下降沿至SCL下降沿之间的时间)SCL时钟的低电平周期SCL时钟的高电平周期重复起始条件的建立时间数据保持时间数据建立时间
SDA和SCL信号的上升时间SDA和SCL信号的下降时间停止条件的建立时间
停止条件和启动条件之间的总线空闲时间输入端能滤除的最大宽度噪声(毛刺)总线的负载电容
符号最小典型最大单位
fSCLtHD:
STAtLOWtHIGHtSU:
STAtHD:
DATtSU:
DATtRtFtSU:
STOtBUFtSPCb
μSμ
SμSμSμSμSμSμSμS
图2I2C接口时序
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典型特性曲线
GPIOSINKCURRENTvs
OUTPUTLOWVOLTAGE
ISINK–I/OSinkCurrent–mA
10
00
0.040.080.120.16
0.20.240.280.320.36
VOL–OutputLowVoltage–V
0.040.080.120.160.20.240.280.320.36
VOL–OutputLowVoltage–V
GPIOSINKCURRENTvs
OUTPUTLOWVOLTAGE
GPIOSINKCURRENTvs
OUTPUTLOWVOLTAGE
ISINK–I/OSinkCurrent–mA
0.040.080.120.160.20.240.280.320.36
VOL–OutputLowVoltage–V
ISOURCE–I/OSourceCurrent–mA
500
GPIOSOURCECURRENTvs
OUTPUTHIGHVOLTAGE
0.040.080.120.160.20.240.280.320.36
(VCC–VOH)–V
GPIOSOURCECURRENTvs
OUTPUTHIGHVOLTAGE
ISOURCE–I/OSourceCurrent–mA
50
0.040.080.120.160.20.240.280.320.36
(VCC–VOH)–V
ISOURCE–I/OSourceCurrent–mA
GPIOSOURCECURRENTvs
OUTPUTHIGHVOLTAGE
20500
0.040.080.120.160.20.240.280.320.36
(VCC–VOH)–V
图3典型特性曲线
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引脚描述引脚序号引脚名称描述
默认为GPIO模式,输入或输出口,Push-Pull驱动输出。
可配置为LED驱动模式。
上电默认状态与AD1\AD0的电平有关
默认为GPIO模式,输入或输出口,Push-Pull驱动输出。
可配置为LED驱动模式。
上电默认状态与AD1\AD0的电平有关
默认为GPIO模式,输入或输出口,Push-Pull驱动输出。
可配置为LED驱动模式。
上电默认状态与AD1\AD0的电平有关
默认为GPIO模式,输入或输出口,Push-Pull驱动输出。
可配置为LED驱动模式。
上电默认状态与AD1\AD0的电平有关
GPIO输入或输出口,Open-Drain(默认)或Push-Pull驱动输出。
可配置为LED驱动模式。
上电默认状态与AD1\AD0的电平有关
GPIO输入或输出口,Open-Drain(默认)或Push-Pull驱动输出。
可配置为LED驱动模式。
上电默认状态与AD1\AD0的电平有关
GPIO输入或输出口,Open-Drain(默认)或Push-Pull驱动输出。
可配置为LED驱动模式。
上电默认状态与AD1\AD0的电平有关
GPIO输入或输出口,Open-Drain(默认)或Push-Pull驱动输出。
可配置为LED驱动模式。
上电默认状态与AD1\AD0的电平有关
接地引脚。
这个引脚必须被直接连接至PCB板上的地层。
GPIO输入或输出口,Open-Drain(默认)或Push-Pull驱动输出。
可配置为LED驱动模式。
上电默认状态与AD1\AD0的电平有关
GPIO输入或输出口,Open-Drain(默认)或Push-Pull驱动输出。
可配置为LED驱动模式。
上电默认状态与AD1\AD0的电平有关
GPIO输入或输出口,Open-Drain(默认)或Push-Pull驱动输出。
可配置为LED驱动模式。
上电默认状态与AD1\AD0的电平有关
GPIO输入或输出口,Open-Drain(默认)或Push-Pull驱动输出。
可配置为LED驱动模式。
上电默认状态与AD1\AD0的电平有关
GPIO输入或输出口,Push-Pull驱动输出。
可配置为LED驱动模式。
上电默认状态与AD1\AD0的电平有关
GPIO输入或输出口,Push-Pull驱动输出。
可配置为LED驱动模式。
上电默认状态与AD1\AD0的电平有关
GPIO输入或输出口,Push-Pull驱动输出。
可配置为LED驱动模式。
上电默认状态与AD1\AD0的电平有关
GPIO输入或输出口,Push-Pull驱动输出。
可配置为LED驱动模式。
上电默认状态与AD1\AD0的电平有关
IC接口器件地址选择,接VBAT或GND,并控制输出口的上电默认状态,参考表1。
IC接口时钟总线
2IC接口数据总线22
电源输入引脚
中断输出引脚,开漏输出,需外接上拉电阻;中断低有效。
硬件复位引脚,低复位;内置100kΩ(典型)下拉电阻。
2IC接口器件地址选择,接VBAT或GND,并控制输出口的上电默认状态,参考表1。
散热片及接地引脚。
这个引脚必须被直接连接至PCB板上的地层。
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系统框图
图4AW9523B系统框图
功能描述
AW9523B是一款I2C接口、16路呼吸灯及16路扩展GPIO控制器,它包含16路双向GPIO端口,其中每路可通过指令配置为LED驱动模式。
在GPIO模式下,每一路GPIO可单独配置为输入或输出。
在LED驱动模式下,输出口为共阳恒流型控制,每路有256个等级可调,同时通过全局控制位ISEL[1:
0]可选择4个不同等级的最大驱动电流IMAX。
GPIO输出驱动
上电后,16路GPIO口默认为GPIO模式,且为输出状态,其输出默认值可通过2位器件地址(AD1、AD0)进行配置,具体配置方式见表1。
P1端口为Push-Pull驱动;P0端口默认为Open-Drain驱动,可通过配置全局控制寄存器设定为Push-Pull驱动。
当P0口为Open-Drain模式时,需外接上拉电阻。
表1.AW9523B输出口上电后默认逻辑,AD1/AD0与P0_x/P1_x
P1_2P1_1P1_0P0_7P0_6P0_5P0_4Hi-ZHi-ZHi-Z
Hi-ZHi-Z
Hi-ZHi-Z
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GPIO输入、输出方向选择
Config_Port0和Config_Port1设定端口为输入、输出状态。
寄存器每一位对应某个GPIO端口,该位置‘1’代表输入状态,置‘0’代表输出状态。
默认值为0,输出状态。
GPIO输入状态
通过I2C接口读Input_Port0和Input_Port1可获得当前GPIO端口逻辑状态。
AW9523BGPIO口支持1.8V逻辑输入。
中断功能
当GPIO口配置成输入模式,且使能中断功能后,其输入状态的变化可引起中断输出(INTN)的改变,从而向处理器提交中断请求。
通过I2C接口读取GPIO输入状态时,可以清除中断。
默认情况下,16路GPIO口中断使能。
AW9523B时刻监测输入状态,当检测到GPIO口逻辑电平变化,内部电路先进行8µs去抖动处理;若8µs后,确认其状态变化,则中断引脚电平拉低。
不论GPIO口电平由低变高或由高变低,均能产生中断。
将某一路GPIO口配置成输出模式、或关闭其中断使能后,则其状态的变化不会产生中断。
通过读取Input_Port0和Input_Port1寄存器可以清除中断,从而中断引脚通过外部上拉电阻拉高。
由P0口变化产生的中断,必须读Input_Port0寄存器清除;由P1口变化产生的中断,必
须读Input_Port1寄存器清除,不可跨组清除中断。
中断清除时间点与I2C接口之间的关系见图5。
图5中断产生及清除中断
当GPIO口状态变化产生中断后,改变其输入、输出状态或关闭该IO口中断使能,都不会清除中断;直至通过I2C接口读才能清除中断,或通过复位功能清除中断。
LED驱动
AW9523B集成了16路共阳恒流型LED驱动,通过指令可将12H和13H寄存器把P0口和P1口配置为LED驱动模式。
芯片内置电阻设定了驱动电流的最大值(IMAX)为37mA(典型)。
同时,设置ISEL[1:
0]可将调光范围限定在0~IMAX、0~(IMAX×3/4)、0~(IMAX×2/4)或0~(IMAX×1/4)四个不同区间内,ISEL[1:
0]配置方式见表9。
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在确定最大驱动电流基础上,每一路LED可以通过DIM寄存器进行256步线性调光。
DIMx(x=0~3)字长8bits,具体的调光等级见表2。
AW9523B对低6路LED驱动的Dropout性能做了强化,仅需60mV的电流源压降就可提供20mA的LED电流,使其更适合驱动LCD背光。
在驱动LCD背光时建议选取这几路。
表2.256步调光等级配置DIMxbit
对应调光等级
7654321
1/255×IMAX2/255×IMAX253/255×IMAX254/255×IMAX255/255×IMAXI2C接口
AW9523B通过I2C接口与MCU通信,支持两种模式:
标准模式(100kHz),和快速模式(400kHz)。
AW9523B作为从机连接在I2C网络上。
SCL为单向输入口;SDA为双向输入/输出口。
当SDA做输出时,为开漏输出模式,需外接上拉电阻。
起始和停止条件
在SCL线是高电平时,SDA线从高电平向低电平切换则表示I2C接口的起始条件。
所有的传输均开始于起始条件或重复起始条件。
在SCL线是高电平时,SDA线从低电平向高电平切换则表示I2C接口的停止条件。
所有的传输都被停止条件或重复起始条件所终止。
图6起始和停止条件
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数据传输
在起始条件产生之后,I2C总线将发送一个从机的地址。
当AW9523B识别了起始条件之后,会等待接收从机地址。
如果SDA线上发送的地址与某一从机地址相同,则该从机器件将SDA线拉低以响应(应答)。
数据有效性
当时钟线(SCL)为高电平时,SDA线上的数据必须保持稳定。
除了起始条件和停止条件以外,SDA线上的电平必须只能在SCL为低时才能改变。
图7
应答
应答用于表示数据的成功传送。
当发送方(主机)发送了8bits数据之后,必须释放SDA线。
接收方(从机)在应答时钟脉冲期间,必须拉低SDA线。
AW9523B在每接收一字节数据之后会产生一个应答。
在读模式下,从机AW9523B先发送8位数据,然后释放SDA线并检测SDA线上的应答。
如果检测到应答,且主机没有发送停止条件,则从机将继续发送数据。
如果未检测到应答,则从机将停止发送数据并等待停止条件。
位传输图8
地址字节I2C接口应答AW9523B提供2bits地址引脚AD1、AD0,这允许一个I2C总线最多可同时使用4个AW9523B器件。
由7位从机地址加一位读写判断位(R/W)组成了8位地址,它在起始条件之后被首先传输。
如果所传输的从机地址与总线上的某一个器件地址相符合,则被寻址的接收方将SDA线拉低(应答)。
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从机地址的高五位固定为“10110”。
第六、七位依次是AD1、AD0,其值由硬件引脚AD1、AD0的值决定。
第八位(LSB)是读写标志位,它定义了接下来的操作是读或写操作。
‘1’表示读,‘0’表示写。
(AD1、AD0的值必须与AD1、AD0引脚的值一致)
图9
写操作AW9523B地址字节
如图10为AW9523B写操作时序图。
主机先发送起始条件,接着发送7位从机地址加一位读写位‘0’;当发送的从机地址与某一个AW9523B器件地址相符合时,该AW9523B应答;接着,主机发送8位AW9523B寄存器地址,发送的格式为高有效位(MSB)先发送,低有效位(LSB)后发送;AW9523B应答后,主机接着发送8位寄存器数据,仍然是MSB先发送,LSB后发送。
接着,AW9523B应答;主机发送停止条件以结束本次传输。
图10
读操作
如图11为AW9523B读操作时序图。
主机先发送起始条件,接着发送7位从机地址加一位读写位‘0’;当发送的从机地址与某一个AW9523B器件地址相符合时,该AW9523B应答;接着,主机发送8位AW9523B寄存器地址,发送的格式为高有效位(MSB)先发送,低有效位(LSB)后发送,且AW9523B应答;然后,主机发送停止条件及重复起始条件,接着发送7位从机地址加一位读写位‘1’,AW9523B应答;应答之后,AW9523B发送8位寄存器数据,发送的格式仍为MSB在前,LSB在后;在接下来的应答时钟,主机不应答,接着主机发送停止条件以结束本次传输。
AW9523B写操作
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图11
AW9523B读操作
复位功能
AW9523B支持三种复位模式:
上电复位、硬件复位和软复位。
三种复位模式均能将寄存器复位至默认值。
硬件复位
硬件复位时序如图12。
图12
硬件复位时序
表3.硬件复位参数表
参数
tRW
复位信号低脉冲宽度
条件
VSS=0V,VCC=2.4V~5.5V,
最小典型最大单位
20tRT
T=-40℃~85℃复位恢复时间注:
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1.硬件复位引脚(RSTN)内置了防抖动电路。
由静电放电(ESD)或其他干扰而引起的尖
峰脉冲,不会引起系统的复位。
其复位关系如下表:
复位脉冲(RSTN)操作小于10µs(典型值)
大于20µs
不复位复位
2.复位后,AW9523B处于默认状态。
此时所有GPIO口被配置为输出,其输出值由2位器
件地址(AD1、AD0)决定,具体值参考表1;中断状态(
INTN)被清除,由外部上拉电阻将其拉高。
3.在复位脉冲的低电平期间,防抖动电路也将起作用,小于10ns的高脉冲将被滤除,如图
13所示:
图13
软复位
AW9523B同时支持软复位模式。
每次通过I2C接口对软复位寄存器(7FH)写数据00H,则会产生一次复位脉冲。
软复位后,AW9523B处于默认状态,其状态与硬件复位相同。
软复位时序如图14所示。
复位脉冲低电平期间的防抖动处理
图14
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软复位时序
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