====== Расширитель GPIO-портов (Troyka-модуль) ======
{{ :продукты:troyka-gpio-expander:troyka-gpio-expander.4.jpg |}}
[[amp>product/troyka-gpio-expander?utm_source=man&utm_campaign=i2c-io&utm_medium=wiki|GPIO Expander (Troyka-модуль)]] 
 решает проблему внезапно кончившихся пинов ввода/вывода. 

Модуль получает команды от управляющей платы по протоколу [[Видеоуроки:7-i2c-и-processing|I²C/TWI]] и позволяет использовать любой из своих портов как цифровой или аналоговый вход или выход. 
===== Видеообзор ======
{{youtube>Fz69X-2hGDw?large}}
===== Подключение и настройка =====
GPIO расширитель портов общается с управляющей платой по протоколу [[Видеоуроки:7-i2c-и-processing|I²C/TWI]]. При подключении к [[amp>collection/arduino?utm_source=man&utm_campaign=i2c-io&utm_medium=wiki|Arduino]] или [[amp>product/iskra-js?utm_source=man&utm_campaign=i2c-io&utm_medium=wiki|Iskra JS]] удобно использовать [[amp>/product/arduino-troyka-shield?utm_source=man&utm_campaign=i2c-io&utm_medium=wiki|Troyka Shield]].
{{ :продукты:troyka-gpio-expander:troyka-gpio-expander_troykashield.png |}}

С [[amp>product/arduino-troyka-slot-shield?utm_source=man&utm_campaign=i2c-io&utm_medium=wiki|Troyka Slot Shield]] можно сэкономить два трёхпроводных шлейфа.
{{ :продукты:troyka-gpio-expander:troyka-gpio-expander_troykaslotshield.png |}}

Теперь к устройству можно подключить до девяти [[:troyka-modules|Troyka-модулей]].

===== Примеры работы =====

Рассмотрим несколько примеров работы модуля с управляющими платами Arduino. Работа с Iskra JS описана на странице библиотеки [[js:gpio-expander|@gpio-expander]].

==== Маячок ====
В силу светодиодной робототехники мигнём светодиодом через GPIO Expander (Troyka-модуль).

Подключите GPIO расширитель к управляющей плате через [[amp>/product/arduino-troyka-shield?utm_source=man&utm_campaign=i2c-io&utm_medium=wiki|Troyka Shield]] или [[amp>/product/arduino-troyka-slot-shield?utm_source=man&utm_campaign=i2c-io&utm_medium=wiki|Troyka Slot Shield]]. 

Подключите [[amp>product/troyka-led-module?utm_source=man&utm_campaign=i2c-io&utm_medium=wiki | светодиод «Пиранья» (Troyka-модуль)]] через стандартный 3-проводной шлейф к ''8'' пину GPIO Expander.

=== Схема для Troyka Shield ===
{{ :продукты:troyka-gpio-expander:troyka-gpio-expander_troykashield_led.png |}}

=== Схема для Troyka Slot Shield ===
{{ :продукты:troyka-gpio-expander:troyka-gpio-expander_troykaslotshield_led.png |}}

=== Код для Arduino ===
Прошейте управляющую плату следующим скетчем.
<code C troyka-gpio-expander_blink.ino>
// библиотека для работы I²C
#include <Wire.h>
// библиотека для работы с модулем GPIO Expander (I²C IO)
#include <GpioExpander.h>
// создаём объект adio класса GpioExpander по адресу 42
GpioExpander adio(42);

void setup()
{
  // включаем I²C. Для Arduino Due - Wire1.begin();
  Wire.begin();
  // Инициализируем объект adio. Для Arduino Due - adio.begin(&Wire1);
  adio.begin();
  // настраиваем пин 8 на модуле GPIO Expander в режим выхода
  adio.pinMode(8, OUTPUT);
}

void loop()
{
  // подаём на пин 8 модуля GPIO Expander «высокий сигнал»
  adio.digitalWrite(8, HIGH);
  // ждём 1 секунду
  delay(1000);
  // подаём на пин 8 модуля GPIO Expander «низкий сигнал»
  adio.digitalWrite(8, LOW);
  // ждём 1 секунду
  delay(1000);
}
</code>
Светодиод будет загораться и гаснуть раз в секунду.

==== Кнопочный выключатель ====
Добавим к предыдущему эксперименту [[amp>product/troyka-button?utm_source=man&utm_campaign=i2c-io&utm_medium=wiki | кнопку]] и подключим её к расширителю портов стандартным трёхпроводным шлейфом к ''1'' пину.

=== Схема для Troyka Shield ===
{{ :продукты:troyka-gpio-expander:troyka-gpio-expander_troykashield_led_button.png |}}

=== Схема для Troyka Slot Shield ===
{{ :продукты:troyka-gpio-expander:troyka-gpio-expander_troykaslotshield_led_button.png |}}

=== Код для Arduino ===
Прошейте Arduino следующим скетчем.
<code C troyka-gpio-expander_button_switch.ino>
// библиотека для работы I²C
#include <Wire.h>
// библиотека для работы с модулем GPIO Expander (I²C IO)
#include <GpioExpander.h>
// создаём объект adio класса GpioExpander по адресу 42
GpioExpander adio(42);

void setup()
{
  // включаем I²C. Для Arduino Due - Wire1.begin();
  Wire.begin();
  // Инициализируем объект adio. Для Arduino Due - adio.begin(&Wire1);
  adio.begin();
  // настраиваем пин 8 на модуле GPIO Expander в режим выхода
  adio.pinMode(8, OUTPUT);
  // настраиваем пин 8 на модуле GPIO Expander в режим входа
  adio.pinMode(1, INPUT);
}

void loop()
{
  // считываем состояние кнопки с 1 пина на модуле GPIO Expander
  if (!adio.digitalRead(1)) {  
    // подаём на пин 8 модуля GPIO Expander «высокий сигнал»
    adio.digitalWrite(8, HIGH);
  } else {
    // подаём на пин 8 модуля GPIO Expander «низкий сигнал»
    adio.digitalWrite(8, LOW);
  }
}
</code>
Светодиод будет загораться при нажатии на кнопку.

==== Светильник с регулируемой яркостью ====
GPIO расширитель умеет считывать [[сенсоры:аналоговые:|аналоговый сигнал]] с датчиков и выводить [[конспект-arduino:шим|ШИМ]]. Усложним наш проект, заменив [[amp>product/troyka-button?utm_source=man&utm_campaign=i2c-io&utm_medium=wiki | кнопку]] на [[amp>product/troyka-potentiometer?utm_source=man&utm_campaign=i2c-io&utm_medium=wiki | потенциометр]].

=== Схема для Troyka Shield ===
{{ :продукты:troyka-gpio-expander:troyka-gpio-expander_troykashield_led_pot.png |}}

=== Схема для Troyka Slot Shield ===
{{ :продукты:troyka-gpio-expander:troyka-gpio-expander_troykaslotshield_led_pot.png |}}

=== Код для Arduino ===
Прошейте Arduino следующим скетчем.
<code C troyka-gpio-expander_brightness_led.ino>
// библиотека для работы I²C
#include <Wire.h>
// библиотека для работы с модулем GPIO Expander (I²C IO)
#include <GpioExpander.h>
// создаём объект adio класса GpioExpander по адресу 42
GpioExpander adio(42);

void setup()
{
  // включаем I²C. Для Arduino Due - Wire1.begin();
  Wire.begin();
  // Инициализируем объект adio. Для Arduino Due - adio.begin(&Wire1);
  adio.begin();
  // настраиваем пин 8 на модуле GPIO Expander в режим выхода
  adio.pinMode(8, OUTPUT);
  // настраиваем пин 8 на модуле GPIO Expander в режим входа
  adio.pinMode(1, INPUT);
}

void loop()
{
  // считываем аналоговое значение с 1 пина на модуле GPIO Expander
  int sensorValue = adio.analogRead(1);
  // преобразуем диапазон значений с потенциометра (0-4096)
  // в диапазон значений для ШИМ-сигнала (0-255) 
  int brigtness = map(sensorValue, 0, 4096, 255, 0);
  // устанавливаем светодиоду яркость
  // в соответствии от положения ручки потенциометра 
  adio.analogWrite(8, brigtness);
  // ждём 100 мс
  delay(100);
}
</code>
Светодиод будет изменять яркость в зависимости от положения потенциометра.

==== Управляем сервоприводом ====
GPIO расширитель умеет управлять сервоприводами. Заменим светодиод на сервопривод и будем управлять им с помощью потенциометра.
===Схема для Troyka Shield===
{{ :продукты:troyka-gpio-expander:i2c_io_servo_pot.png?direct |}}
===Код для Arduino===
<code C troyka-gpio-expander_servo_pot.ino>
// библиотека для работы I²C
#include <Wire.h>
// библиотека для работы с модулем GPIO Expander (I²C IO)
#include <GpioExpander.h>
// создаём объект adio класса GpioExpander по адресу 42
GpioExpander adio(42);
void setup()
{
  // включаем I²C. Для Arduino Due - Wire1.begin();
  Wire.begin();
  // Инициализируем объект adio. Для Arduino Due - adio.begin(&Wire1);
  adio.begin();
  // настраиваем пин 8 на модуле GPIO Expander в режим выхода
  adio.pinMode(8, OUTPUT);
  // настраиваем пин 8 на модуле GPIO Expander2 в режим выхода
  adio.pinMode(1, INPUT);
  // устанавливаем частоту ШИМ 50 Гц
  adio.pwmFreq(50);
}

void loop()
{
  // сохраним в переменную показания с потенциометра
  int pot = adio.analogRead(1);
  // сделаем пересчет из показаний потенциометра в крайние значения работы сервоопривода
  int sweep = map(pot, 0, 4095, 1750, 7900);
  // подаём аналоговый 16-ти битный сигнал на пин сервопривода
  adio.analogWrite_16(8, sweep);
  // ждём 50 секунд
  delay(50);
}
</code>



==== Двойной маячок ====
По умолчанию модуль имеет адрес ''42'', который можно изменить прямо в скетче вашей программы. Это позволяет подключить к плате до 126 устройств расширителей портов.
==== Смена адреса устройства ====
Для начала необходимо подключить только один GPIO Expander, адрес которого хотим изменить.
=== Схема для Troyka Shield ===
{{ :продукты:troyka-gpio-expander:troyka-gpio-expander_troykashield_led.png |}}
=== Схема для Troyka Slot Shield ===
{{ :продукты:troyka-gpio-expander:troyka-gpio-expander_troykaslotshield_led.png |}}
=== Код для Arduino ===
Прошейте управляющую плату следующим скетчем.
<code C troyka-gpio-expander_change_address.ino>
// библиотека для работы I²C
#include <Wire.h>
// библиотека для работы с модулем GPIO Expander (I²C IO)
#include <GpioExpander.h>
// создаём объект adio класса GpioExpander по адресу 42
GpioExpander adio(42);

void setup()
{
  // включаем I²C. Для Arduino Due - Wire1.begin();
  Wire.begin();
  // Инициализируем объект adio. Для Arduino Due - adio.begin(&Wire1);
  adio.begin();
  // меняем адрес модуля на «43»
  adio.changeAddr(43);
  delay(100);
  // сохраняем адрес во Flash-памяти контроллера на модуле GPIO Expander
  adio.saveAddr();
}

void loop()
{
}
</code>
Адрес успешно изменён. Изменим пример с маячком, добавив второй модуль и подключим к нему второй [[amp>product/troyka-led-module?utm_source=man&utm_campaign=i2c-io&utm_medium=wiki | светодиод «Пиранья»]].

=== Схема для Troyka Shield ===
{{ :продукты:troyka-gpio-expander:troyka-gpio-expander_troykashield_double_led.png |}}

=== Схема для Troyka Slot Shield ===
{{ :продукты:troyka-gpio-expander:troyka-gpio-expander_troykaslotshield_double_led.png |}}

=== Код для Arduino ===

Прошейте управляющую плату следующим скетчем.
<code C troyka-gpio-expander_double_leds.ino>
// библиотека для работы I²C
#include <Wire.h>
// библиотека для работы с модулем GPIO Expander (I²C IO)
#include <GpioExpander.h>
// создаём объект adio класса GpioExpander по адресу 42
GpioExpander adio(42);
// создаём объект adio класса GpioExpander по адресу 43
GpioExpander adio2(43);
void setup()
{
  // включаем I²C. Для Arduino Due - Wire1.begin();
  Wire.begin();
  // Инициализируем объект adio. Для Arduino Due - adio.begin(&Wire1);
  adio.begin();
  // настраиваем пин 8 на модуле GPIO Expander в режим выхода
  adio.pinMode(8, OUTPUT);
  // настраиваем пин 8 на модуле GPIO Expander2 в режим выхода
  adio2.pinMode(8, OUTPUT);
}

void loop()
{
  // подаём на пин 8 модуля GPIO Expander «высокий сигнал»
  adio.digitalWrite(8, HIGH);
  // ждём 1 секунду
  delay(1000);
  // подаём на пин 8 модуля GPIO Expander «низкий сигнал»
  adio.digitalWrite(8, LOW);
  // ждём 1 секунду
  delay(1000);
  // подаём на пин 8 модуля GPIO Expander2 «высокий сигнал»
  adio2.digitalWrite(8, HIGH);
  // ждём 1 секунду
  delay(1000);
  // подаём на пин 8 модуля GPIO Expander2 «низкий сигнал»
  adio2.digitalWrite(8, LOW);
  // ждём 1 секунду
  delay(1000);
}
</code>
Светодиоды подключенные к разным расширителям будут мигать по очереди.

==== Покдлючение к Raspberry Pi ====

{{ :продукты:troyka-gpio-expander:gpio_ext.png?nolink |}}

=== Настройка ===

  * Запустите меню raspi-config через терминал:

<code>
sudo raspi-config
</code>

  * Включите I2C:

{{ :продукты:troyka-gpio-expander:interfacing_1.png?nolink |}}
{{ :продукты:troyka-gpio-expander:i2c-02.png?nolink |}}
{{ :продукты:troyka-gpio-expander:enable_3.png?nolink |}}

  * Установите необходимые пакеты

<code>
sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade
sudo apt-get install python-dev python-pip git i2c-tools
</code>

  * Просмотрите подключённые I2C-устройства
<code>
sudo i2cdetect -y 1
</code>

0x2a — это 42, адрес расширителя портов по умолчанию.

{{ :продукты:troyka-gpio-expander:i2cdetect_4.png?nolink |}}

  * Установите wiringpi для python

<code>
sudo pip install wiringpi2
</code>

  * Скачайте библиотеку и запустите пример:

<code>
git clone https://github.com/amperka/Troyka_Gpio_Expander_python.git
cd Troyka_Gpio_Expander_python/
python example.py
</code>

===== Элементы платы =====

{{ :продукты:troyka-gpio-expander:troyka-gpio-expander_annotation.png |}}

==== Микроконтроллер STM32F030F4P6 ====

Мозгом модуля является мощный 32-разрядный микроконтроллер фирмы [[http://www.st.com|STMicroelectronics]] — STM32F030F4P6 с вычислительном ядром ARM Cortex® M0.

==== Группа GPIO 0-8 ====

GPIO контакты модуля расчитаны на напряжение 3.3 В.
Каждый GPIO может быть независимо настроен как цифровой вход или выход и имеет возможность подтяжки как к ''+'' так и к ''-''. Для работы с аналоговыми модулями любой порт GPIO может работать в режиме АЦП или генерировать PWM сигнал.

==== Troyka контакты  ====

//Группа питания и перепрошивки//
  * Сигнальный пин (Q) —  используется для перепрошивки контроллера STM32. При обычной работе с модулем не используется.
  * Питание (V) — соедините с питанием микроконтроллера
  * Земля (G) — соедините с землёй микроконтроллера

//Шина I2C//
  * Сигнальный (D) — подключите к пину ''SDA''микроконтроллера.
  * Сигнальный (C) — подключите к пину ''SCL''микроконтроллера.

Для подключения нескольких модулей предусмотрена возможность смены адресов каждого модуля с помощью функции adio.changeAddr(); параметром которой является новый адрес модуля. По умолчанию на адрес модуля имеет значение 42.

==== Светодиодная индикация ====

Во время работы светодиод индицирует обмен данными между модулем и управляющей платой.

==== Контакты перепрошивки контроллера ====

Используются для программирования контроллера STM32 через Serial wire debug (SWD).

===== Принципиальная и монтажная схемы =====
{{:продукты:troyka-gpio-expander:troyka-gpio-expander_schematic.png?direct&350 |}}
{{ :продукты:troyka-gpio-expander:troyka-gpio-expander_layout.png?direct&300|}}
<WRAP clear></WRAP>

===== Характеристики =====
  * Микроконтроллер: STM32F030F4P6
  * Интерфейс: I²C (адрес по умолчанию: 0x2A)
  * Напряжение питания модуля: 3,3–5 В
  * Портов ввода-вывода общего назначения: 9
  * Напряжение логических уровней: 3,3 В
  * Портов с поддержкой ШИМ: 9
  * Портов с АЦП: 9
  * Габариты: 25,4×25,4 мм

===== Ресурсы =====
  * [[amp>product/troyka-gpio-expander?utm_source=man&utm_campaign=i2c-io&utm_medium=wiki|GPIO Expander (Troyka-модуль)]] в магазине
  * [[https://github.com/amperka/hardware-drawings/blob/master/troyka-gpio-expander.svg|Векторное изображение GPIO Expander]]
  * [[https://github.com/amperka/Troyka-GPIO-expander|Библиотека для Arduino]]
  * [[https://github.com/amperka/Troyka_Gpio_Expander_python|Библиотека для Python (RPi 3)]]
  * [[js:gpio-expander|Описание библиотеки для Iskra JS]]