Published April 25, 2018 © CC BY-NC-SA

Calliope Mini I2C IO-Expander

Die weltweit erste I2C Grove-Erweiterung mit 16 digitalen Ein-/Ausgängen für den Calliope Mini.

BeginnerFull instructions provided30 minutes487

Things used in this project

Hardware components

Calliope mini

PCBWay Custom PCB

Software apps and online services

Upverter

Story

Die Wackelei mit einem Breadboard ist für den Unterricht ungeeignet. Deswegen hier meine Version als professionell produzierter PCB in der Größe 60x70 mm. Alle 16 Ein-/Ausgänge sind bequem mit Widerständen und LEDs bestückbar, bei 8 davon kann man ganz einfach Taster einlöten.

1 / 2 • Professionell gefertigte Platine unbestückt

Das Ganze basiert auf meinem anderen Projekt,

16 Digitale Ein-/Ausgänge am Calliope Mini + Custom Blocks

Hier die aktuellste Softwareversion und zwei Projekte dazu:

Ausgänge schalten

Einmal als Ausgänge programmiert:

Ui, sieht klein aus. Zum runterladen nach unten gehen!

Eingänge lesen

Und einmal als Eingänge:

Da die Pins im Gegenuhrzeigersinn verlaufen leuchtet, wenn ich Schalter 0 von Register B (rechts) drücke, die 1. LED von Register A auf der linken Seite auf.

Ganz schön verschachtelt!

Paket auf Github

Endlich habe ich es geschafft aus der custom-Datei ein Paket zu erstellen, das ganz einfach geladen werden kann:

https://github.com/MKleinSB/pxt-MCP23017v1

1 / 2 • Erstmal das Paket hinzufügen ...

To Do

Was man noch ändern könnte:

Die Customddatei vereinfachen. Z.B. die Adresse 0x20 fest vorgeben da in der Regel 16 IO-Ports reichen
inputonbuttenpressed bzw. wenn_Knopf_gedrückt-Block hinzufügen.
7-Segmentanzeigen ansteuern

Gerne könnt ihr mir eure Erfahrungen und Wünsche schicken oder als Kommentar unter dieses Projekt schreiben!

Platinenlayout

Und möglich wurde das Ganze durch Upverter!

1 / 3 • Layout

I2C-Adresse ändern

Voreingestellte I2C-Adresse: 0x20. Einfaches ändern der I2C-Adresse: Mit einem Cutter die Leiterbahn (graue Linie) durchtrennen (grüne Linie) und die beiden nebeneinanderliegenden Bohrungen miteinander verbinden (löten = blaue Linie). Kann man auf dem zweiten Bild vielleicht besser erkennen.

I2C Adresse ändern

Zur Information: A0 (unten), A1 (Mitte) und A2 (oben) sind alle auf Low Niveau. Die quadratischen Lötaugen sind auf high (3, 3Volt)

Benötigtes Material:

1 Grove Buchse
16 Widerstände 220 Ohm
16 LEDs
2 Widerstände 4, 7 Kiloohm
1 MCP23017
8 Taster
professionell gefertigte Platine von #pcbway

Woher die Platinen (PCBs) nehmen

Wer sich keine eigenen Platinen herstellen lassen will, kann sich einfach mal mit einer privaten Nachricht z.B. über Hackster oder twitter (kleinswelt) bei mir melden.

oder einfach hier bestellen:

Projekt auf PCBWay (Aber Vorsicht, es fehlen Versand, Zoll und Gebühren von insgesamt ca. 45€.)

Schematics

Code

let Kommentar = ""
Kommentar = " Register A=Ausgabe B=Eingabe stellen"
MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.EinOderAusgabe_A, MCP23017.bitwert(BITS.keiner))
MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.EinOderAusgabe_B, MCP23017.bitwert(BITS.Alle))
Kommentar = "Pullup-Widerstände für saubere Signalübertragung ein!"
MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.PullUp_Widerstaende_A, MCP23017.bitwert(BITS.Alle))
MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.PullUp_Widerstaende_B, MCP23017.bitwert(BITS.Alle))
basic.forever(() => {
    if (MCP23017.ReadNotAnd(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_B, MCP23017.bitwert(BITS.Bit1))) {
        MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_A, MCP23017.bitwert(BITS.Bit1))
    } else {
        if (MCP23017.ReadNotAnd(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_B, MCP23017.bitwert(BITS.Bit2))) {
            MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_A, MCP23017.bitwert(BITS.Bit2))
        } else {
            if (MCP23017.ReadNotAnd(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_B, MCP23017.bitwert(BITS.Bit3))) {
                MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_A, MCP23017.bitwert(BITS.Bit3))
            } else {
                if (MCP23017.ReadNotAnd(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_B, MCP23017.bitwert(BITS.Bit4))) {
                    MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_A, MCP23017.bitwert(BITS.Bit4))
                } else {
                    if (MCP23017.ReadNotAnd(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_B, MCP23017.bitwert(BITS.Bit5))) {
                        MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_A, MCP23017.bitwert(BITS.Bit5))
                    } else {
                        if (MCP23017.ReadNotAnd(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_B, MCP23017.bitwert(BITS.Bit6))) {
                            MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_A, MCP23017.bitwert(BITS.Bit6))
                        } else {
                            if (MCP23017.ReadNotAnd(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_B, MCP23017.bitwert(BITS.Bit7))) {
                                MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_A, MCP23017.bitwert(BITS.Bit7))
                            } else {
                                if (MCP23017.ReadNotAnd(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_B, MCP23017.bitwert(BITS.Bit8))) {
                                    MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_A, MCP23017.bitwert(BITS.Bit8))
                                } else {

                                }
                            }
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
})

let Kommentar = ""
Kommentar = "Alle Register auf Ausgabe stellen"
MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.EinOderAusgabe_A, MCP23017.bitwert(BITS.keiner))
MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.EinOderAusgabe_B, MCP23017.bitwert(BITS.keiner))
Kommentar = "Pullup-Widerständ für saubere Signalübertragung ein!"
MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.PullUp_Widerstaende_A, MCP23017.bitwert(BITS.Alle))
MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.PullUp_Widerstaende_B, MCP23017.bitwert(BITS.Alle))
basic.forever(() => {
    Kommentar = "Ein Bit mit einer 1 beschreiben bedeutet eine LED leuchten lassen"
    MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_A, MCP23017.bitwert(BITS.Bit1))
    basic.pause(250)
    MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_A, MCP23017.bitwert(BITS.Bit2))
    basic.pause(250)
    MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_A, MCP23017.bitwert(BITS.Bit3))
    basic.pause(250)
    MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_A, MCP23017.bitwert(BITS.Bit4))
    basic.pause(250)
    MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_A, MCP23017.bitwert(BITS.Bit5))
    basic.pause(250)
    MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_A, MCP23017.bitwert(BITS.Bit6))
    basic.pause(250)
    MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_A, MCP23017.bitwert(BITS.Bit7))
    basic.pause(250)
    MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_A, MCP23017.bitwert(BITS.Bit8))
    basic.pause(250)
    Kommentar = "Alle LEDs von Register A aus!"
    MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_A, MCP23017.bitwert(BITS.keiner))
    Kommentar = "Weiter mit den LEDs von Register B"
    MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_B, MCP23017.bitwert(BITS.Bit1))
    basic.pause(250)
    MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_B, MCP23017.bitwert(BITS.Bit2))
    basic.pause(250)
    MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_B, MCP23017.bitwert(BITS.Bit3))
    basic.pause(250)
    MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_B, MCP23017.bitwert(BITS.Bit4))
    basic.pause(250)
    MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_B, MCP23017.bitwert(BITS.Bit5))
    basic.pause(250)
    MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_B, MCP23017.bitwert(BITS.Bit6))
    basic.pause(250)
    MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_B, MCP23017.bitwert(BITS.Bit7))
    basic.pause(250)
    MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_B, MCP23017.bitwert(BITS.Bit8))
    basic.pause(250)
    Kommentar = "Jetzt wird bei beiden Registern von 0 bis 11111111"
    Kommentar = "= Dezimal 255 gezählt."
    Kommentar = "Dabei entspricht die LED-Anzeige einem Dualzähler!"
    for (let Index = 0; Index <= 255; Index++) {
        MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_A, Index)
        MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_B, Index)
        basic.pause(250)
    }
    Kommentar = "Beide Register auf 0 setzen = LEDs aus"
    MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_A, MCP23017.bitwert(BITS.keiner))
    MCP23017.writeRegister(ADDRESS.A20, REG_MCP.Bitmuster_B, MCP23017.bitwert(BITS.keiner))
})

/**
 *  MCP23017-Interfacefunktionen
 */
// Basierend auf der tollen Grundlagenseite 
// http://robert-fromm.info/?post=elec_i2c_calliope
// (cc) Creative Commons Robert Fromm 2017
// Als Makecode / pxt-Paket 17.03.2018 M.Klein v3.02

enum REG_MCP {
    //% Bitmuster um Register A zu beschreiben
    Bitmuster_A = 0x12,
    //% Bitmuster um Register B zu beschreiben
    Bitmuster_B = 0x13,
    //% Aus- / Eingaberichtung des Registers A
    EinOderAusgabe_A = 0x00, //Register stehen standardmäßig auf Eingabe (1111 1111)
    //% Aus- / Eingaberichtung des Registers B
    EinOderAusgabe_B = 0x01,
    //% Pullup Widerstände Register A
    PullUp_Widerstaende_A = 0x0C,
    //% Pullup Widerstände Register B
    PullUp_Widerstaende_B = 0x0D
}

enum ADDRESS {                // Adresse des MCP23017
    //% block=0x20
    A20 = 0x20,               // Standardwert
    //% block=0x21
    A21 = 0x21,               // 
    //% block=0x22
    A22 = 0x22,               // 
    //% block=0x23
    A23 = 0x23,               // 
    //% block=0x24
    A24 = 0x24,               // 
    //% block=0x25
    A25 = 0x25,               // 
    //% block=0x26
    A26 = 0x26,               // 
    //% block=0x27
    A27 = 0x27                // 
}
enum BITS {                    //
    //% block=11111111
    Alle = 0xff,               // 
    //% block=00000000
    keiner = 0x00,             // 
    //% block=00000001
    Bit1 = 0x01,               // 
    //% block=00000010
    Bit2 = 0x02,               // 
    //% block=00000100
    Bit3 = 0x04,               // 
    //% block=00001000
    Bit4 = 0x08,               // 
    //% block=00010000
    Bit5 = 0x10,               // 
    //% block=00100000
    Bit6 = 0x20,                // 
    //% block=01000000
    Bit7 = 0x40,                // 
    //% block=10000000
    Bit8 = 0x80                 // 

}
/**
 * Benutzerdefinierte Blöcke
 */
//% weight=100 color=#0fbc11 icon="\uf2db"

namespace MCP23017 {
    /**
     * Schreibt in ein Register einen bestimmten Bitwert
     * addr: Adresse des MCP23017 (Standard 0x20)
     * reg: Register
     * value: Bitmuster als Dezimalzahl
     */
    //% blockId=Schreiberegister block="Beschreibe an Adresse %addr|das Register %reg|mit dem Wert %value"
    export function writeRegister(addr: ADDRESS, reg: REG_MCP, value: number) {
        pins.i2cWriteNumber(addr, reg * 256 + value, NumberFormat.UInt16BE)
    }

    /**
     * Liest aus Register einen bestimmten Bitwert,
     * verknüpft ihn mit einem Bitmuster und gibt 
     * "Wahr" zurück wenn die Bits gesetzt sind.
     * addr: Adresse des MCP23017 (Standard 0x20)
     * reg: Register
     * value: Bitmuster als Dezimalzahl
     * return: wahr oder falsch
     */

    //% blockId=LiesRegisterNAND block="Lies von Adresse %addr|das Register %reg|und verknüpfe es mit Bitwert %value"
    export function ReadNotAnd(addr: ADDRESS, reg: REG_MCP, value: number): boolean {
        return (!(MCP23017.readRegister(addr, reg) & value))
    }

    /**
     * Bitwert für  alle Ein- bzw. Ausgänge zum auswählen
     */
    //% blockId=alle block="%alle"
    export function bitwert(alle: BITS): number {
        return alle
    }

    //% blockId=LiesRegister block="Lies von Adresse %addr|das Register %reg| aus"
    export function readRegister(addr: ADDRESS, reg: REG_MCP): number {
        pins.i2cWriteNumber(addr, reg, NumberFormat.Int8LE);
        return pins.i2cReadNumber(addr, NumberFormat.Int8LE)
    }
}

Credits

Michael Klein

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Na klar Bio! Oder direkt aus dem Garten ;-)

Thanks to Robert Fromm.

Calliope Mini I2C IO-Expander

Things used in this project

Hardware components

Software apps and online services

Story

Ausgänge schalten

Eingänge lesen

Paket auf Github

To Do

Platinenlayout

I2C-Adresse ändern

Benötigtes Material:

Woher die Platinen (PCBs) nehmen

Custom parts and enclosures

Ausgänge beschaltet

Schalter (Eingänge beschaltet)

GerberfileV1

Schematics

Schaltplan

Code

Schalter (Eingänge beschaltet)

Ausgänge beschaltet (LEDs)

custom.ts

Credits

Michael Klein

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Woher die Platinen (PCBs) nehmen

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