PCAL416AEX1Z是一个16位通用I/O扩展器，通过I2C总线接口为许多微控制器系列提供远程I/O扩展。
NXP®I/O扩展器在需要额外I/O时提供了一种简单的解决方案，同时将互连保持在最低限度，例如，在电池供电的移动应用中，用于连接传感器、按钮、键盘等。除了提供一组灵活的GPIO外，它简化了在一个电压电平下运行的处理器与在不同（通常更高）电压电平下操作的I/O设备的互连。PCAL416AEX1Z具有内置电平移位功能，使这些设备在需要不兼容I/O电压之间通信的混合信号环境中非常灵活。它在双电源轨上的1.65 V至5.5 V的宽VDD范围允许与接口侧（SDA/SCL）的下一代低压微处理器和微控制器以及端口侧较高电压的外围设备进行无缝通信。
PCAL6416A有两个电源电压：VDD（I²C总线）和VDD（P）。VDD（I²C总线）为主控侧的接口（例如，微型控制器）提供电源电压，VDD（P）为核心电路和端口P提供电源。PCAL6416AEX1Z中的双向电压电平转换通过VDD（II²C母线）提供。VDD（III²C母线，应连接到外部SCL/SDA线路的VDD。这表示I²C总线到PCAL6416A的VDD电平，而PCAL6416AEX1Z端口P上的电压电平由VDD（P）确定。
PCAL6416AEX1Z包含四对8位配置、输入、输出和极性反转寄存器的PCA6416AEX1Z寄存器组，此外，PCAL6416AEX1Z还具有Agile I/O，这是专门为增强I/O而设计的附加功能。这些附加功能包括可编程输出驱动强度、可闩锁输入、可编程上拉/下拉电阻器、可屏蔽中断、中断状态寄存器、可编程漏极开路或推挽输出。PCAL416AEX1Z是PCA6416A的引脚对引脚替代品，但是，PCAL6416AEX1Z在所有I/O中断屏蔽的情况下通电。此掩码默认值允许在通电时使电路板无虚假中断。
通电时，I/O配置为输入。然而，系统主机可以通过写入I/O配置位来启用I/O作为输入或输出。每个输入或输出的数据都保存在相应的输入或输出寄存器中。输入端口寄存器的极性可以用极性反转寄存器反转，从而节省外部门。可编程上拉和下拉电阻器消除了对分立元件的需求。
在超时或其他不正确操作的情况下，系统主控器可以通过在复位输入中声明低来复位PCAL416AEX1Z。通电复位将寄存器置于其默认状态，并初始化I²C总线/SMBus状态机。复位使相同的复位/初始化发生，而不使部件断电。
当任何输入状态与其对应的输入端口寄存器状态不同时，PCAL416AEX1Z漏极开路中断（INT）输出被激活，并用于向系统主机指示输入状态已更改。
INT可以连接到微控制器的中断输入。通过在该线路上发送中断信号，远程I/O可以通知微控制器其端口上是否有输入数据，而无需通过I²C总线进行通信。因此，PCAL416AEX1Z仍然是一个简单的从设备。输入锁存器功能保持或锁存输入引脚状态，并保持产生中断的逻辑值，直到主设备能够服务中断。这使主机对快速移动输入的中断服务响应最小化。
器件端口P输出具有25 mA的吸收能力，用于在消耗低器件电流的情况下直接驱动LED。
一个硬件引脚（ADDR）可用于编程和改变固定的I2C总线地址，并允许最多两个设备共享相同的I²C总线或SMBus。
特色
- I²C总线至并行端口扩展器
- 工作电源电压范围为1.65 V至5.5 V
- 允许双向电压电平转换和GPIO扩展：
- 1.8 V SCL/SDA和1.8 V、2.5 V、3.3 V或5 V端口P
- 2.5 V SCL/SDA和1.8 V、2.5 V、3.3 V或5 V端口P
- 3.3 V SCL/SDA和1.8 V、2.5 V、3.3 V或5 V端口P
- 5 V SCL/SDA和1.8 V、2.5 V、3.3 V或5 V端口P
- 低待机电流消耗：
- 5 V VDD时典型值为1.5μA
- 3.3 V VDD时典型值为1.0μA
- 施密特触发器动作允许在SCL和SDA输入端实现缓慢的输入转换和更好的开关噪声抗扰度
- Vhys=0.18 V（典型值），电压为1.8 V
- Vhys=0.25 V（典型值），电压为2.5 V
- Vhys=0.33 V（典型值），3.3 V
- Vhys=0.5 V（典型值），电压为5 V
- 5 V耐受I/O端口
- 激活低复位输入（reset）
- 开路漏极激活低中断输出（INT）
- 400 kHz快速模式I²C总线
- 内部通电复位
- 将所有通道配置为输入时通电
- 通电时无故障
- SCL/SDA输入上的噪声滤波器
- 锁存输出，最大驱动能力为25 mA，可直接驱动LED
- 根据JESD 78，II级，锁存性能超过100 mA
- ESD保护超过JESD 22
- 2000 V人体模型（A114-A）
- 1000 V充电设备型号（C101）
- 提供的包装：TSSOP24、HWQFN24、UFBGA24、VFBGA24，XFBGA24和X2QFN24
- 软件向后兼容PCA6416A，加电时中断禁用
- 用PCA6416A替换销对销跌落
- 输出端口配置：存储体可选择推拉或漏极开路输出级
- 中断状态：只读寄存器标识中断源
- 按位I/O编程功能：
- 输出驱动强度：四种可编程驱动强度，可减少低电容应用中的上升和下降时间
- 输入锁存器：在读取输入端口寄存器之前，保持输入端口寄存器值的变化
- 上拉/下拉启用：浮动输入或上拉/下拉电阻器启用
- 上拉/下拉选择：100 kΩ上拉/下拉电阻选择
- 中断掩码：当输入改变状态时，掩码防止产生中断，以防止虚假中断
