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plugins:multi_io:gpio_module:pcf8574a_expansion_module [2023/06/23 15:39] – Michael Schlenstedtplugins:multi_io:gpio_module:pcf8574a_expansion_module [2023/07/29 12:00] (aktuell) – Michael Schlenstedt
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-====== PCF8574(A) Expansion Module ======+====== PCF8574(A) Expander Modul ======
  
 ===== Beschreibung ===== ===== Beschreibung =====
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 Der PCF8574(A) ist eigentlich die Bezeichnung des Chipsatzes, so gut wie immer findet man aber unter dem Namen die folgende Bauart eines fertigen Moduls: Der PCF8574(A) ist eigentlich die Bezeichnung des Chipsatzes, so gut wie immer findet man aber unter dem Namen die folgende Bauart eines fertigen Moduls:
  
-{{plugins:multiio:gpio_module:1703051278.png?340}} Abbildung: (c) [[http://protosupplies.com]]+{{plugins:multiio:gpio_module:1703051278.png?340}}
  
-Ein Chip bzw. Modul kann 8 IOs bereitstellen. Je nach Konfiguration können diese als Ein- oder Ausgang dienen. Über einen Interrupt (der an einen GPIO des Raspberry angeschlossen werden muss), werden bei Eingängen Änderungen in Echtzeit eingelesen. Es können bis zu 8 Module parallel betrieben werden (also insgesamt 64 IOs). Dazu werden diese im “Daisy Chain”-Verfahren einfach hintereinander gesteckt. Wenn das nicht ausreicht, können weitere 8 Module des Schwester-Chipsatzes PCF8574**A** verwendet werden und so bis zu 128 IOs am Raspberry bereitgestellt werden. Reicht das immer noch nicht, können zusätzlich [[plugins:multiio:gpio_module:pcf8575_expansion_module|der Schwester-Chipsatz PCF8575]] verwendet werden und so bis zu 256 IOs an den Raspberry angeschlossen werden!+Abbildung: (c) [[http://protosupplies.com]] 
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 +Ein Chip bzw. Modul kann 8 IOs bereitstellen. Je nach Konfiguration können diese als Ein- oder Ausgang dienen. Über einen Interrupt (der an einen GPIO des Raspberry angeschlossen werden muss), werden bei Eingängen Änderungen in Echtzeit eingelesen. Es können bis zu 8 Module parallel betrieben werden (also insgesamt 64 IOs). Dazu werden diese im “Daisy Chain”-Verfahren einfach hintereinander gesteckt. Wenn das nicht ausreicht, können weitere 8 Module des Schwester-Chipsatzes PCF8574**A** verwendet werden und so bis zu 128 IOs am Raspberry bereitgestellt werden. Reicht das immer noch nicht, können zusätzlich [[plugins:multi_io:gpio_module:pcf8575_expansion_module|der Schwester-Chipsatz PCF8575]] verwendet werden und so bis zu 256 IOs an den Raspberry angeschlossen werden!
  
 ===== Datenblatt ===== ===== Datenblatt =====
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 Die Jumper werden wie folgt für die einzelnen Bus-Adressen gesetzt: Die Jumper werden wie folgt für die einzelnen Bus-Adressen gesetzt:
  
-{{plugins:multiio:gpio_module:1703051292.png}} Abbildung: (c) [[http://protosupplies.com]]+{{plugins:multiio:gpio_module:1703051292.png}} 
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 +Abbildung: (c) [[http://protosupplies.com]]
  
 | **Address (Hex) PCF8574** | **Address (Hex) PCF8574A** | **A2** | **A1** | **A0** | | **Address (Hex) PCF8574** | **Address (Hex) PCF8574A** | **A2** | **A1** | **A0** |
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 ==== Eingänge ==== ==== Eingänge ====
  
-Das Modul hat eingebaute PullUp-Widerstände (keine Pulldown-Widerstände). Man verschaltet die Eingänge also so, dass sie im geschlossenen Zustand den PIN auf GND ziehen. I**ch empfehle dringend zusätzlich zu den internen Widerständen externe PullUp-Widerstände zu verwenden!** Ohne externe Widerstände konnte ich keine stabile Erkennung der Eingangszustände realisieren.+Das Modul hat eingebaute PullUp-Widerstände (keine Pulldown-Widerstände). Man verschaltet die Eingänge also so, dass sie im geschlossenen Zustand den PIN auf GND ziehen. **Ich empfehle dringend zusätzlich zu den internen Widerständen externe PullUp-Widerstände zu verwenden!** Ohne externe Widerstände konnte ich keine stabile Erkennung der Eingangszustände realisieren.
  
 {{plugins:multi_io:gpio_module:pasted:20230623-152401.png?300|Verschaltung mit externem PullUp-Widerstand}} {{plugins:multi_io:gpio_module:pasted:20230623-152401.png?300|Verschaltung mit externem PullUp-Widerstand}}
  
 //Verschaltung mit externem PullUp-Widerstand// //Verschaltung mit externem PullUp-Widerstand//
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 +== Konfiguration mit Nutzung von Interrupts (empfohlen) ==
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 +Standardmäßig werden die Zustände der Eingänge "gepollt", dass heisst in einem gewissen Abstand fragt das Plugin den Zustand der Eingänge ab (ob EIN oder AUS). Das ist nicht nur sehr ineffektiv (CPU Last), es birgt bei sehr kurzen Eingangssignalen (z. B. ein kurzer Impuls) auch die Gefahr, dass man ein Eingangsimpuls "verpasst", wenn dieser gerade zwischen dem Poll-Intervall liegt.
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 +Die Lösung ist die Verwendung von sogenannten Interrupts. Interrupts signalisieren dem Betriebssystem eine Statusveränderung z. B. eines PINs. So ist es möglich den Status der Eingänge nur abzufragen, wenn sich der Status geändert hat (im Gegensatz zum permanenten, zyklischen Abfragen).
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 +Die Module haben zu diesem Zweck einen INT-Pin, der auf LOW gesetzt wird, sobald sich der Zustand eines der PINs am Modul ändert. Der INT-Pin wird wieder auf HIGH gesetzt, sobald der Zustand aller Pins einmal abgefragt wurde. Mit Hilfe eines GPIO-Eingangs auf dem Raspberry kann man so eine Interrupt-gesteuerte Abfrage aufbauen. Dazu verbindet man den INT-Pin mit einem freien GPIO des Raspberry und konfiguriert diesen GPIO dann als "Interrupt für das PCF-Modul". Die GPIOs des Raspberry unterstützen echte Interrupts, dass heisst das Betriebssystem bekommt eine Information, das sich er Status am GPIO geändert hat. Das Plugin erkennt das entsprechend und löst die Status-Abfrage des PCF-Moduls aus. Sobald sich also ein Pin des Moduls im Status ändert, wird der GPIO des Raspberry getriggert und dieser löst die Statusabfrage der einzelnen Pins des Moduls aus.
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 +{{https://mqtt-io.app/2.2.9-gamma/_images/pimcp.png?400|Raspberry Pi MCP23017 circuit diagram}}
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 +//Verschaltung am Beispiel des MCP23017 - die Verschaltung ist beim PCF identisch//
 +
 +Zunächst konfiguriert man alle Eingänge am Modul:
  
   * Inverted: true   * Inverted: true
-  * Resistor: PullUp+  * Resistor: Pull-Up
   * Interrupt: Both   * Interrupt: Both
-  * Polling Interval: 1 (wenn in Kombination mit INT-Pin) 
-  * Polling Interval: 0.1 (ohne INT-Pin) 
  
 {{plugins:multi_io:gpio_module:pasted:20230623-152614.png?400}} {{plugins:multi_io:gpio_module:pasted:20230623-152614.png?400}}
  
-== Nutzung von Interrupts ==+Und dann den GPIO des Raspberry, der mit dem INT-Pin des Moduls verbunden ist wie folgt:
  
-Standardmäßig werden die Zustände der Eingänge "gepollt", dass heisst in einem gewissen Abstand fragt das Plugin den Zustand der Eingänge ab (ob EIN oder AUS). Das ist nicht nur sehr ineffektiv, es birgt bei sehr kurzen Eingangssignalen (z. B. ein kurzer Impuls) auch die große Gefahr, dass man ein Impuls "verpasst", wenn dieser gerade zwischen dem Poll-Intervall liegt.+  * Resistor: Pull-Up 
 +  * Interrupt: Falling 
 +  * Input is Interrupt for: <PCF Modulname>
  
-Die Lösung sind sogenannte Interrupts. Interrupts signalisieren dem Betriebssystem eine Statusveränderung z. B. eines PINs. So ist es möglich den Status der Eingänge nur abzufragen, wenn sich der Status geändert hat.+{{plugins:multi_io:gpio_module:pasted:20230623-172426.png?400}}
  
-Die Module haben zu diesem Zweck einen INT-Pin, der auf EIN gesetzt wird, sobald sich der Zustand eines der PINs P0-7 ändert. Der INT-Pin wird wieder auf AUS gesetzt, sobald der Zustand aller Pins P0-7 abgefragt wurde. Mit Hilfe eines GPIO-Eingangs auf dem Raspberry kann man so eine Interrupt-gesteuerte Abfrage aufbauen. Dazu verbindet man den INT-Pin mit einem freien GPIO des Raspberry und konfiguriert diesen GPIO dann als "Interrupt für das PCF-Modul". Die GPIOs des Raspberry unterstützen echte Interrupts. Siehe unter XXXXXX.+== Konfiguration ohne Nutzung von Interrupts (Polling) ==
  
-Sobald sich nun ein Pin P0-7 des Moduls im Status ändert, wird der GPIO des Raspberry getriggert und dieser löst die Statusabfrage der einzelnen Pins P0-7 aus.+Bei dieser Konfiguration benötigt man keinen zusätzlichen GPIO-Pin des Raspberry. Die Stati der einzelnen Pins auf dem Modul werden zyklisch abgerufen. Es muss sichergestellt sein, dass Eingangsimpulse nicht zu kurz sind, damit kein Impuls verpasst wird.
  
-{{https://mqtt-io.app/2.2.9-gamma/_images/pimcp.png?400|Raspberry Pi MCP23017 circuit diagram}}+  * Inverted: true 
 +  * Resistor: Pull-Up 
 +  * Interrupt: None 
 +  * Polling Interval: 0.1
  
-//Verschaltung am Beispiel des MCP23017//+{{plugins:multi_io:gpio_module:pasted:20230623-172815.png}}
  
 ==== Ausgänge ==== ==== Ausgänge ====