Интерфейсные микросхемы

Справочные карточки интерфейсных микросхем — расширителей портов, приёмопередатчиков, контроллеров и PHY Ethernet, передатчиков токовой петли — с параметрами из даташитов. Главное, что нужно проверить у такой микросхемы: поддерживаемую частоту шины, адрес, уровни и ток выводов.

Интерфейсные микросхемы стоят между микроконтроллером и внешним миром: добавляют выводы, переводят логические уровни в уровни линии связи и обратно, защищают от помех и перенапряжений. Сами интерфейсы — кадры, уровни, распиновки — разобраны в разделе «Интерфейсы»: статьи об I²C, RS-232 и RS-485.

Карточки

Микросхема	Назначение	Питание	Шина	Особенность
PCF8574	расширитель портов на 8 выводов	2,5–6 В	I²C до 100 кГц	квазидвунаправленные выводы, выход прерывания, 8 адресов
MCP23017	расширитель портов на 16 выводов	1,8–5,5 В	I²C до 1,7 МГц	регистр направления, подтяжки, прерывания по изменению, 8 адресов
TCA9555, PCA9555	расширители портов на 16 выводов	1,65–5,5 В и 2,3–5,5 В	I²C до 400 кГц, адреса 0x20–0x27	регистры направления и инверсии, подтяжки 100 кОм, ошибка INT у PCA9555
PCF8575	расширитель портов на 16 выводов	2,5–5,5 В	I²C до 400 кГц, адреса 0x20–0x27	квазидвунаправленные выводы, обмен парами байтов, единица — 30–300 мкА
TCA9548A	коммутатор I²C на 8 каналов	1,65–5,5 В	I²C до 400 кГц, адреса 0x70–0x77	разводит датчики с одинаковым адресом по каналам, входы допускают 5 В, вывод RESET
SN65HVD230, MCP2551	трансиверы шины CAN	3,3 В и 5 В	CAN до 1 Мбит/с	одинаковые выводы, режимы RS: скорость, крутизна, дежурный
TJA1050, TJA1051	трансиверы шины CAN	5 В, у TJA1051T/3 логика 2,8–5,5 В через VIO	CAN до 1 Мбит/с, TJA1051 — CAN FD до 5 Мбит/с	вход TXD TJA1050 понимает 3,3 В, выход RXD — 5 В
MCP2562, MCP2561	трансиверы шины CAN	VDD 5 В, у MCP2562 логика VIO 1,8–5,5 В	CAN до 1 Мбит/с, версия FD до 5 Мбит/с	MCP2562 — прямо к МК на 3,3 В, MCP2561 — выход SPLIT; свободный STBY = режим Standby
ISO1050	изолированный трансивер CAN	VCC1 3–5,5 В, VCC2 5 В изолированное	CAN до 1 Мбит/с, задержка до 210 нс	развязка 5000 VRMS (DW) и 2500 VRMS (DUB), шина −27…40 В
MCP2515	контроллер CAN 2.0B	2,7–5,5 В	SPI до 10 МГц, CAN до 1 Мбит/с	2 маски, 6 фильтров, кварц до 25 или 40 МГц; с кварцем 8 МГц — не выше 800 кбит/с
SN75176, SN65HVD3082E	трансиверы RS-485	5 В	до 10 Мбит/с и 200 кбит/с	общая разводка; 32 и 256 узлов, failsafe и сон у HVD3082E
MAX485	трансивер RS-485 и RS-422, семейство MAX481–MAX491, MAX1487	4,75–5,25 В	до 2,5 Мбит/с	разводка SN75176, 32 узла (MAX487 и MAX1487 — 128), выход RO до 5 В
THVD1450	трансивер RS-485 и RS-422, семейство THVD14xx	3–5,5 В	до 50 Мбит/с, синфазный ±15 В	разводка MAX485, 256 узлов, failsafe без резисторов, защита ±18 кВ по IEC
SP3485	трансивер RS-485 и RS-422 на 3,3 В	3,3 В ± 5 %, входы до 6 В	до 10 Мбит/с	разводка MAX485, 32 узла, сон 50 нА; сравнение с SN65HVD72
AM26C31, AM26C32	четыре передатчика и четыре приёмника RS-422	4,5–5,5 В	RS-422 и V.11, задержка 7 и 17 нс (тип.)	выход от 2 В на 100 Ом, порог ±200 мВ при ±7 В синфазно, «1» при обрыве входов
XTR115, XTR116	двухпроводный передатчик токовой петли	7,5–36 В от петли	4–20 мА, Iвых = 100 · Iвх	стабилизатор 5 В и опорное 2,5 или 4,096 В для датчика, ограничение 32 мА
W5500	Ethernet-контроллер с аппаратным TCP/IP	2,97–3,63 В, входы до 5 В	SPI, гарантированно до 33,3 МГц	10/100 Мбит/с, 8 сокетов, 32 Кбайт буферов, без Auto-MDIX
ENC28J60	Ethernet-контроллер: MAC и PHY	3,1–3,6 В, входы до 5 В	SPI до 20 МГц, режим 0,0	только 10BASE-T, буфер 8 Кбайт, стек на МК, 16 ошибок ревизии B7
LAN8720A	PHY Ethernet 10/100	3,0–3,6 В, ввод-вывод 1,62–3,6 В	RMII, 50 МГц	QFN-24, Auto-MDIX, 50 МГц из кварца 25 МГц в режиме REF_CLK Out
DP83848	PHY Ethernet 10/100	3,3 В ± 0,3 В	MII или RMII, MDC до 25 МГц	LQFP-48, в RMII только генератор 50 МГц, исполнения до 125 °C
MAX232, MAX3232	преобразователи уровней RS-232, два передатчика и два приёмника	4,5–5,5 В и 3–5,5 В	RS-232, типично 120 и 250 кбит/с	накачка заряда на внешних конденсаторах: 1 мкФ у MAX232, 0,1 мкФ у MAX3232 при 3,3 В
CH340	мост USB–UART, исполнения G, C, B, N, K, E, X, T, R	5 В или 3,3 В	50 бит/с – 2 Мбит/с	кварц 12 МГц у G, T и R, вывод V3 — конденсатор при 5 В или на VCC при 3,3 В
CP2102, CP2102N	мост USB–UART	от USB 4,0–5,25 В или 3,0–3,6 В	до 921 600 бит/с и до 3 Мбод	встроенный стабилизатор 3,3 В на 100 мА, EEPROM для VID, PID и серийного номера
MCP2221A	мост USB — I²C и UART с GPIO	3,0–5,5 В, от USB или 3,3 В	UART 300–460 800 бод, ведущий I²C до 400 кГц	стандартные драйверы CDC и HID, 4 вывода GP, АЦП 10 бит, ЦАП 5 бит
CH9102F, CH9102X	мост USB–UART без кварца	VDD5 4,0–5,5 В или 3,0–3,6 В	50 бит/с – 4 Мбит/с	встроенный генератор с погрешностью до ±1,0 %, у CH9102F отдельный VIO 1,7–5,5 В
nRF24L01+	радиотрансивер 2,4 ГГц	1,9–3,6 В, входы до 5,25 В	SPI до 10 Мбит/с, в эфире 250 кбит/с – 2 Мбит/с	пакеты до 32 байт с подтверждением и повтором, 6 каналов приёма
CC1101	радиотрансивер ниже 1 ГГц	1,8–3,6 В, входы не выше 3,9 В	SPI до 10 МГц, в эфире 0,6–600 кбит/с	315, 433, 868, 915 МГц, FSK и OOK, до +12 дБм, FIFO по 64 байта
SX1276, SX1278	радиотрансиверы LoRa и FSK	1,8–3,7 В	SPI до 10 МГц, LoRa 0,018–37,5 кбит/с	SX1276 до 1020 МГц, SX1278 до 525 МГц; PA_BOOST до +17 дБм, +20 дБм на 1 % времени

Что смотреть в даташите

Строка даташита	Что означает
Supply voltage	диапазон питания — совпадает ли с питанием микроконтроллера
Clock frequency	наибольшая частота шины; у части расширителей только 100 кГц
Address inputs	сколько микросхем можно поставить на одну шину — подробнее на странице «Адрес I²C»
Output low и high current	сколько тока выводы принимают и отдают — можно ли подключать светодиоды
Input voltage	допустимые уровни на входах, в том числе выше питания
Interrupt output	есть ли сигнал для микроконтроллера о смене входов, чтобы не опрашивать шину
Supply current	ток в рабочем режиме и в ожидании

Частые вопросы

Как добавить микроконтроллеру выводов?

Через расширитель портов по I²C или сдвиговый регистр по SPI. PCF8574 даёт 8 выводов по двум проводам шины I²C и позволяет повесить на неё до восьми таких микросхем с разными адресами. 74HC595 по трём проводам даёт только выходы, зато работает на десятках мегагерц.

Где приёмопередатчики RS-232 и RS-485?

MAX232 и MAX3232 разобраны в отдельной карточке, подключение RS-232 к микроконтроллеру — в статье об интерфейсе RS-232, приёмопередатчики RS-485, согласование и смещение линии — в статье об RS-485.

Что смотреть в даташите расширителя портов?

Наибольшую частоту шины — у PCF8574 это 100 кГц, — диапазон адресов, тип выводов (двунаправленные с подтяжкой или с регистрами направления), ток выводов в нуле и единице и наличие выхода прерывания. От тока выводов зависит, можно ли подключать светодиоды напрямую.