ค้นหาบทความที่นี่

บทความทั้งหมด

[Tutorial] PCF8574/T - I2C I/O Expander

6 ปีที่ผ่านมา

โดย เจ้าของร้าน

ในบางครั้งที่เราต้องการใช้งาน I/O มาก ๆ ทำให้ขาบนบอร์ดของเราไม่พอใช้งาน หรืออุปกรณ์บางอย่าง เช่น Matrix Keypad ที่หากเราต่อกับบอร์ดตรง ๆ เราจะเสีย I/O ไปถึง 8 ขา ซึ่งหากเกิดเหตุการณ์นี้จะมีฮีโร่ตัวนึงที่ช่วยเราได้ นั่นคือเจ้า PCF5874 อันจะทำให้เราได้ I/O แบบดิจิตอลเพิ่มขึ้นอีก 8 ขา ด้วยการต่อสายไฟเข้ากับบอร์ดเพียง 2 เส้นแบบ I2C คือ SDA, SCL (+ไฟเลี้ยงอีก 2 เส้น) ไม่เพียงเท่านั้น ที่ว่าเพิ่มมา 8 ขานั้นมันแค่โมดูลตัวเดียว ซึ่งเจ้า PCF8574 นี้สามารถตั้งค่าได้ถึง 8 Address มันจึงพ่วงกันเองได้ถึง 8 โมดูล หมายความว่าหากเราต่อมันครบเซ็ต จะมีขา I/O เพิ่มขึ้นมา 8x8 = 64 ขา !!! OMG !!!!
สินค้าที่เกี่ยวข้องกับบทความนี้ : PCF8574 I/O Expander Module
: PCF8574T I/O Expander Module

ทำความรู้จักกับ PCF8574 และ PCF8574T
สำหรับ PCF8574 เป็นไอซีขยาย Input/Output ขนาด 8bit เชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์แบบ I2C ที่สามารถส่งกระแส Output ได้ 25mA ใกล้เคียงกับบอร์ด Arduino และยังใช้ไฟเลี้ยงช่วง 2.5 - 6 V ซึ่งคำแนะนำตาม Datasheet มีดังนี้

Condition	Range		Unit
Condition	Min	Max	Unit
Supply voltage	2.5	6	V
High-level input voltage	0.7Vcc	Vcc + 0.5	V
Low-level input voltage	-0.5	0.3Vcc	V
High-level output current	-	-1	mA
Low-level output current	-	25	mA
Operating Temperature	-40	85	C

การตั้งค่า Address นั้นทำได้โดยการจั๊มตำแหน่ง Address A0, A1, A2 กับ Vcc หรือ GND โดยตำแหน่งต่าง ๆ ของการจั๊มจะให้ Address ดังต่อไปนี้ (PCF8574 และ PCF5874T ได้ค่า Address เหมือนกัน)

Pin Jumper			I2C Address
A2	A1	A0	I2C Address
0	0	0	0x20
0	0	1	0x21
0	1	0	0x22
0	1	1	0x23
1	0	0	0x24
1	0	1	0x25
1	1	0	0x26
1	1	1	0x27

ท่านใดใช้เป็นไอซีเปล่าก็จัดการต่อ Address ทั้งสามขากับ Pull-down resistor ให้เรียบร้อย แต่หากท่านใดใช้เป็นโมดูลสำเร็จก็ทำการจั๊มหัว หรือโยก Dip switch ได้เลยครับ ตำแหน่งต่าง ๆ มีบอกไว้บนบอร์ดเรียบร้อยแล้ว

ตัวอย่างการใช้งาน
ทำความรู้จักกับเจ้าไอซีกันไปแล้ว มาเข้าสู่การใช้งานกันครับ เนื่องจากเป็นไอซีที่มีหน้าที่เฉพาะ การใช้งานก็ง่ายเพียงแค่มีไลบรารี่ PCF8574 ก็ใช้งานได้ เขียนโปรแกรมเหมือนกับขาของ Arduino ของเราธรรมด๊าธรรมดา
สามารถดาวน์โหลด Library จากผู้พัฒนาได้โดยตรงที่นี่ หรือ โหลดจาก G-Drive ของร้านเราที่นี่
บทความที่เกี่ยวข้อง : การเพิ่ม Library ใน ArduinoIDE
เมื่อเตรียมทุกอย่างพร้อมแล้วไปดูตัวอย่างกันเลยครับ ตัวอย่างแรกจะลองทำปุ่มเปิดปิด 4CH โดยให้ขา 0-3 รับ Input จากปุ่มกด และขา 4-7 เป็น LED Output ใช้ PCF5874 จำนวน 1ea ต่อกับ Arduino UNO (0-7 คงไม่งงนะครับ จำนวนบวกคอมพิวเตอร์มันจะเริ่มนับจาก 0 ในไอซีตัวนี้ก็เช่นกัน จึงเป็น 0-7 แทน 1-8 นั่นเอง)

หากเราลองกดปุ่มแรกที่ต่อกับ P0 หลอด LED ที่ต่อกับ P4 ก็จะสว่างขึ้นมา หากกดอีกทีก็จะดับไป จับคู่แบบนี้ไปทุก ๆ หลอด ต่อไปเราจะขยายมันขึ้นอีกโดยการใช้ปุ่มกด 8 ตัว กับกองไฟ 8 เมตร เห้ย LED 8 หลอดครับ ทุกอย่างเหมือนเดิม เพิ่มเติมต่อมากขึ้นและใช้โมดุล PCF8574 จำนวน 2ea

ลองเล่นดูเหมือนเดิมครับ ทีนี้พอเห็นประโยชน์มันมากขึ้นแล้วสิ แทนที่เราจะต้องต่อกับ Arduino ถึง 16 ขา+ไฟเลี้ยงอีก เหลือแค่ I2C เพียงสองขา+ไฟเลี้ยง ก็รวม 4 เส้นแค่นั้นเอง เหมาะสำหรับงานที่ต้องการบอร์ดเล็ก ๆ แต่มี I/O เยอะๆ แบบว่าต้องการใช้บอร์ด Pro Mini คุมรีเลย์ 16CH ถ้าเราต่อตรงขาของ Pro Mini ก็หมดแล้วหล่ะครับ ไม่ต้องต่อกับอย่างอื่นกันเลย ครั้นจะใช้บอร์ด Mega ก็ใหญ่เทอะทะ อีกทั้งโปรแกรมก็ไม่ได้ใหญ่โตขนาดนั้น สุดท้ายก็ Pro Mini คู่กับ PCF8574 จำนวน 2 โมดูล ขนาดรวมกันมันเล็กกว่าบอร์ด Mega แน่นอน
วันนี้ Tutorial สั้น ๆ นะครับ เพราะโมดูลตัวนี้มีหน้าที่เดียวเท่านั้น จึงแนะนำให้เห็นถึงประโยชน์ของมันสั้น ๆ ได้ใจความ หวังว่าทุกท่านคงทำความรู้จักกับมันและนำไปใช้งานให้เหมาะสมกับโปรเจคกันนะครับ ถ้าชอบบทความดี ๆ ช่วยแชร์กันคนละนิด มีข้อผิดพลาดตรงไหนแจ้งได้เลยครับเรายินดีรับฟังเสมอ ผู้เขียนเองก็ไม่ได้เก่งอะไร ผิดพลาดก็เยอะแยะไป การแนะนำ การนั่งเถียงกันตามหลักความจริงที่ถูกต้อง มันเกิดประโยชน์กับทุกคนครับฝากไว้ตรงนี้ ส่วนตอนต่อไปเป็นอะไรติดตามกัน สวัสดีครับ