DS4520 9位、I²C、非易失、输入/输出扩展器与存储器技术手册

概述
DS4520是9位非易失(NV) I/O扩展器，具有通过I²C兼容的串行接口控制的64字节NV用户存贮器。与用来控制数字逻辑节点的硬件跳线和机械开关相比，DS4520为用户提供了数字可编程的替代方案。并且，每一个引脚的数字状态可以通过串行接口读取。每一个I/O引脚都是独立配置的。输出是开漏极输出，并具有可选的上拉。每一个输出都能吸收12mA的电流。因为设备是NV的，它可以一上电就处于期望的状态，从而能够在上电之后立即控制数字逻辑输入，而不用等待主机CPU来初始化控制。
数据表：*附件：DS4520 9位、I²C、非易失、输入 输出扩展器与存储器技术手册.pdf

应用

• 网络存储器
• PC外设
• 基于RAM的FPGA域切换，支持多配置服务
• 路由器/交换机
• 选择引导闪存
• 服务器
• 设置ASIC配置/结构
• 电信设备

特性

• 机械跳线和开关的可编程替代品
• 九个NV输入/输出引脚
• 64字节NV用户存储器(EEPROM)
• 兼容I²C的串行接口
• 最多8个器件可以在同一I²C总线上工作
• 具有可配置上拉的开漏极输出
• 输出能吸收12mA电流
• 低功耗
• 宽工作电压范围(2.7V至5.5V)
• 工作温度范围：-40°C至+85°C

引脚配置描述

交流电气特性

典型操作特性

框图

详细说明

DS4520 包含九个双向、非易失性（NV）输入/输出（I/O）引脚，以及一个 64 字节的 EEPROM 用户存储器。I/O 引脚和用户存储器可通过 I²C 兼容串行总线进行访问。

可编程非易失性 I/O 引脚

每个可编程 I/O 引脚由一个输入和一个集电极开路输出组成，带有一个可选择的内部上拉电阻。要为每个 I/O 引脚启用上拉功能，请写入上拉使能寄存器（F0h 和 F1h）。要将输出拉低，或将下拉晶体管置于高阻抗状态，请写入 I/O 控制寄存器（F2h 和 F3h）。要读取 I/O 引脚上的电压电平，请读取 I/O 状态寄存器（F8h 和 F9h）。要确定输出的状态，请读取 I/O 控制寄存器和上拉电阻寄存器。I/O 控制寄存器和上拉使能寄存器均为 SRAM 映射的 EEPROM 寄存器。可以使用配置寄存器中的 SEE 位禁用寄存器的 EEPROM 写入操作。这样做可以减少写入寄存器所需的时间，并且增加在 EEPROM 磨损之前可对 I/O 引脚进行调整的次数。

内存映射与内存类型

DS4520 的内存映射见表 1。DS4520 中有三种不同类型的内存：EEPROM、SRAM 映射 EEPROM 和 SRAM。指定为 EEPROM 的内存位置是非易失性的。向这些位置写入内容会在 EEPROM 写入周期中产生两次写入操作，其时间特性如“AC 电气特性”表中所示。指定为 SRAM 映射 EEPROM 的位置可通过配置寄存器（最低有效位为 F4h）中的 SEE 位配置为在两种模式下运行。当 SEE 位为 0（默认值）时，该内存位置的行为类似于 EEPROM。然而，当 SEE 位为 1 时，会写入影子 SRAM 而非 EEPROM。这消除了 EEPROM 写入时间（tWR）的问题，同时也消除了 EEPROM 磨损的问题。这对于需要频繁更新 I/O 引脚的应用来说是理想的选择。上电默认状态下，I/O 引脚配置写入 EEPROM（SEE = 0），上电后，可将 SEE 位写为 1，这样 I/O 引脚就能定期更新到影子 SRAM。DS4520 中存在的最后一种内存类型是标准 SRAM。

从机地址和地址引脚

DS4520 的从机地址由图 1 中所示的 A0、A1 和 A2 地址引脚的状态决定。连接到 VCC 的地址引脚会在从机地址的相应位位置产生“1”。反之，连接到 GND 的地址引脚会在从机地址的相应位位置产生“0”。I²C 通信中的从机地址将在后面的 I²C 串行接口描述部分进行说明。

I²C 串行接口描述

I²C 定义

以下术语常用于描述 I²C 主设备：

• 主设备：主设备控制总线上的从设备。主设备生成 SCL 时钟脉冲，启动和停止通信。
• 从设备：从设备在主设备的请求下发送和接收数据。
• 总线空闲或非忙状态：停止条件和开始条件之间的时间，此时 SDA 和 SCL 均为高电平逻辑状态。当总线空闲时，它通常会为从设备启动低功耗模式。
• 开始条件：开始条件由主设备生成，用于启动与从设备的数据传输。主设备在保持 SCL 高电平的同时将 SDA 从高电平转换为低电平，以生成开始条件。有关适用的定时，请参见定时图。
• 停止条件：停止条件由主设备生成，用于结束与从设备的数据传输。主设备在保持 SCL 高电平的同时将 SDA 从低电平转换为高电平，以生成停止条件。有关适用的定时，请参见定时图。
• 重复开始条件：主设备可在一次数据传输结束时使用重复开始条件，以表明它会立即启动新的数据传输。重复开始条件通常在读取操作期间用于标识特定内存地址，以启动数据传输。正常的重复开始条件在总线空闲时发出。有关适用的定时，请参见定时图。
• 位写入：在 SCL 为低电平状态期间，SDA 上的数据必须保持不变。在 SCL 的上升沿期间，数据进入高电平脉冲加上建立和保持时间要求（见图 2）。在 SCL 的下降沿，设备会在 SCL 为低电平时读取数据。