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pcf8574t芯片说明书

来源：

2025-07-18

类别：基础知识

拍明芯城

PCF8574T：I²C总线扩展器芯片深度解析

1. 引言：I²C总线与PCF8574T的诞生背景

在现代电子系统中，微控制器（MCU）与各种外设之间的数据通信是核心功能。然而，微控制器I/O引脚数量有限的问题，常常成为系统设计中的瓶颈。为了解决这一挑战，各种I/O扩展技术应运而生。其中，I²C（Inter-Integrated Circuit）总线以其简洁的双线制（SCL时钟线和SDA数据线）、多主多从、短距离通信、低功耗等优势，成为嵌入式系统中最常用的串行通信协议之一。然而，即使是I²C总线，其所能连接的设备数量也受到地址空间的限制。当系统中需要连接大量I/O设备，如LED、按键、继电器，或者需要扩展更多的通用I/O端口时，单纯依靠微控制器自身的I²C接口就显得捉襟见肘。

正是在这样的背景下，PCF8574T应运而生。PCF8574T是恩智浦（NXP，原飞利浦半导体）公司生产的一款8位I²C总线I/O扩展器。它的核心功能是允许微控制器通过I²C总线来控制或读取多达8个额外的通用I/O引脚，从而有效解决了微控制器I/O资源紧张的问题。通过引入PCF8574T，设计者可以极大地简化硬件设计，减少布线复杂度，降低成本，并提升系统的可扩展性。它在工业控制、消费电子、智能家居、自动化设备等多个领域都有着广泛的应用，是I²C生态系统中不可或缺的重要组成部分。

2. 芯片概述与核心特性

PCF8574T是一款低功耗的CMOS器件，专门设计用于通过I²C总线进行远程8位I/O扩展。它的设计理念是在保证功能性的同时，最大限度地简化接口，提高系统集成度。该芯片的主要特点包括：

I²C总线接口： PCF8574T完全兼容I²C总线标准，支持标准的100kHz和快速模式400kHz通信速率。这意味着它可以与任何支持I²C协议的微控制器无缝连接。通过两根信号线（SDA和SCL）就可以实现微控制器与PCF8574T之间的数据交换，极大地简化了系统布线。
8位准双向I/O引脚： PCF8574T提供了8个独立的I/O引脚，通常标记为P0到P7。这些引脚是“准双向”的，这意味着它们既可以作为输入也可以作为输出。这种设计是PCF8574T的一个关键特性，使其在很多应用中表现出极大的灵活性。当引脚配置为输出时，可以驱动LED、继电器等负载；当配置为输入时，可以读取按键状态、传感器信号等。
高驱动能力： 虽然是CMOS器件，但PCF8574T的I/O引脚具有一定的驱动能力，可以提供足够的电流来驱动LED等小型负载，或者作为电平转换的缓冲器。具体驱动电流需要查阅数据手册，但通常足以满足多数通用I/O需求。
中断输出引脚（INT）： PCF8574T提供了一个开漏（Open-Drain）中断输出引脚INT。当任何一个P0-P7引脚的状态发生变化时（例如，从高电平变为低电平，或从低电平变为高电平），INT引脚就会被拉低。这为微控制器提供了一种高效的事件通知机制，避免了持续轮询PCF8574T的I/O状态，从而节省了微控制器的CPU资源。微控制器可以通过检测INT引脚的下降沿来判断PCF8574T的I/O状态是否发生变化，然后通过I²C总线读取PCF8574T的端口数据来确定具体是哪个引脚发生了变化。
地址选择引脚（A0, A1, A2）： PCF8574T通常有3个硬件地址选择引脚（A0、A1、A2），通过将它们连接到VCC或GND，可以设置芯片的I²C从设备地址。这使得在同一I²C总线上可以连接多达8个PCF8574T芯片（2^3 = 8），从而实现对多达64个（8个芯片 * 8个I/O引脚/芯片）I/O端口的扩展。这种可寻址性是构建复杂系统的关键。
宽电源电压范围： PCF8574T支持较宽的电源电压范围，通常为2.5V至6V，使其能够兼容3.3V和5V等多种常见的微控制器系统电压。这增加了其在不同应用中的通用性。
低待机电流： 作为一款低功耗器件，PCF8574T在待机模式下消耗的电流极低，这对于电池供电的便携式设备尤为重要。

3. 芯片引脚定义与功能

PCF8574T通常采用SOIC、DIP等封装形式，其典型引脚定义如下（以SOIC-16封装为例，具体引脚号可能因封装而异，请务必参考具体数据手册）：

VCC (Pin 16): 电源正极输入。
GND (Pin 8): 地线。
SCL (Pin 14): I²C总线时钟线。用于同步数据传输。
SDA (Pin 15): I²C总线数据线。双向数据传输。
A0 (Pin 3), A1 (Pin 2), A2 (Pin 1): 地址选择引脚。通过连接高电平（VCC）或低电平（GND）来设置芯片的最低三位I²C从设备地址。
P0 (Pin 4), P1 (Pin 5), P2 (Pin 6), P3 (Pin 7), P4 (Pin 9), P5 (Pin 10), P6 (Pin 11), P7 (Pin 12): 8个准双向I/O引脚。
INT (Pin 13): 中断输出引脚。开漏输出，当任何I/O引脚状态改变时，此引脚被拉低。

这些引脚的合理连接和配置是PCF8574T正常工作的基本前提。特别是I²C总线上的SCL和SDA引脚需要外部上拉电阻，这是I²C总线协议的要求，用于在空闲时将总线拉高，并允许开漏驱动器进行低电平有效传输。

4. 准双向I/O端口的工作原理

PCF8574T的“准双向”I/O端口是其最独特且需要深入理解的特性。与其他一些I/O扩展器（如MCP23017）的I/O端口可以软件配置为输入或输出不同，PCF8574T的每个I/O引脚都内部连接了一个弱上拉电阻和一个强下拉晶体管。

输出模式：当微控制器通过I²C总线向PCF8574T的某个I/O引脚写入数据“1”时，内部的强下拉晶体管被关断，该引脚通过内部弱上拉电阻被拉高到VCC。此时，该引脚处于高阻态，可以被外部电路拉低。当微控制器写入数据“0”时，内部的强下拉晶体管被导通，将该引脚强制拉低到GND。因此，作为输出时，写入“1”表示高电平（但弱上拉，易被外部拉低），写入“0”表示低电平（强下拉）。

输入模式：要将PCF8574T的某个I/O引脚作为输入使用，需要先向该引脚写入数据“1”。此时，内部的强下拉晶体管被关断，引脚通过内部弱上拉电阻被拉高。如果外部设备将该引脚拉低，PCF8574T内部的输入缓冲器会检测到低电平。如果外部设备释放该引脚（或输出高电平），由于内部弱上拉电阻的作用，引脚电平将恢复到高电平。微控制器随后可以通过I²C总线读取PCF8574T的端口寄存器来获取当前引脚的状态。

需要注意的是：

当作为输入时，如果外部信号源是推挽输出，则PCF8574T的弱上拉电阻不会对外部信号产生显著影响。
如果外部信号源是开漏输出，或者需要外部设备提供拉高能力，则PCF8574T的弱上拉电阻会提供一个默认的高电平，但其拉高能力有限，对于需要强拉高或高频信号的应用可能不适用。
这种准双向特性使得PCF8574T非常适合连接按键（按键按下时将引脚拉低，释放时弱上拉使引脚为高）或驱动LED（写入0点亮，写入1熄灭）。

理解这种准双向特性对于正确使用PCF8574T至关重要。错误的配置可能导致I/O引脚无法正常工作或损坏芯片。

5. I²C总线通信协议与PCF8574T

PCF8574T作为I²C从设备，其与微控制器（主设备）的通信遵循标准的I²C协议。

5.1 I²C总线基础

SDA (串行数据线): 双向数据线，用于传输数据。
SCL (串行时钟线): 时钟线，用于同步数据传输。
主设备与从设备: I²C总线允许多个主设备和多个从设备共存于同一总线。在PCF8574T的应用中，微控制器通常作为主设备，PCF8574T作为从设备。
传输过程: 每次数据传输都由主设备发起，以一个起始条件（Start Condition）开始，接着是从设备地址（Slave Address）发送，然后是读/写位（R/W bit），从设备应答（ACK），接着是数据传输，最后以一个停止条件（Stop Condition）结束。

5.2 PCF8574T的从设备地址

PCF8574T的7位从设备地址由固定部分和可变部分组成。通常，其固定部分是0100。可变部分由A2、A1、A0三个引脚决定。例如，如果A2、A1、A0都接地（GND），则从设备地址为0100 000 (二进制)，即0x20 (十六进制)。如果A2、A1、A0都接VCC，则从设备地址为0100 111 (二进制)，即0x27 (十六进制)。

A2	A1	A0	7位地址（二进制）	7位地址（十六进制）
G	G	G	0100 000	0x20
G	G	V	0100 001	0x21
G	V	G	0100 010	0x22
G	V	V	0100 011	0x23
V	G	G	0100 100	0x24
V	G	V	0100 101	0x25
V	V	G	0100 110	0x26
V	V	V	0100 111	0x27

这里的G表示接地（GND），V表示接高电平（VCC）。

注：在I²C通信中，实际发送的第一个字节是8位，包括7位从设备地址和1位读/写位。因此，如果7位地址是0x20，对于写操作，发送的8位地址是0x40 (0100 0000)；对于读操作，发送的8位地址是0x41 (0100 0001)。

5.3 写操作（向PCF8574T输出数据）

当微控制器希望通过PCF8574T控制I/O引脚的状态时，需要执行写操作。流程如下：

发送起始条件： 主设备在SCL为高电平时将SDA拉低。
发送从设备地址和写位： 主设备发送7位PCF8574T的从设备地址，接着发送一个“0”表示写操作。
从设备应答（ACK）： 如果从设备地址匹配，PCF8574T会拉低SDA线进行应答。
发送数据字节： 主设备发送一个8位数据字节。这个数据字节的每一位对应PCF8574T的一个I/O引脚（D0对应P0，D1对应P1，以此类推）。如果发送“0”，则对应的I/O引脚被强下拉为低电平；如果发送“1”，则对应的I/O引脚通过弱上拉电阻被拉高。
从设备应答（ACK）： PCF8574T接收到数据字节后，会进行应答。
发送停止条件： 主设备在SCL为高电平时将SDA拉高，结束通信。

示例：假设PCF8574T地址为0x20，要将P0设置为低电平，P1设置为高电平，P2-P7设置为高电平（即端口值为0b11111110 = 0xFE）。通信序列：Start -> 0x40 (地址+写) -> ACK -> 0xFE (数据) -> ACK -> Stop

5.4 读操作（从PCF8574T读取数据）

当微控制器希望读取PCF8574T的I/O引脚状态时，需要执行读操作。流程如下：

发送起始条件： 主设备在SCL为高电平时将SDA拉低。
发送从设备地址和读位： 主设备发送7位PCF8574T的从设备地址，接着发送一个“1”表示读操作。
从设备应答（ACK）： 如果从设备地址匹配，PCF8574T会拉低SDA线进行应答。
接收数据字节： PCF8574T将当前其所有I/O引脚的状态以一个8位数据字节的形式发送给主设备。该字节的每一位代表对应I/O引脚的当前电平（0表示低电平，1表示高电平）。
主设备应答/非应答（ACK/NACK）： 主设备接收到数据字节后，通常会发送一个非应答（NACK）表示不再需要更多数据，或者发送应答（ACK）如果PCF8574T支持多次字节读取（PCF8574T通常只返回一个字节）。
发送停止条件： 主设备在SCL为高电平时将SDA拉高，结束通信。

示例：假设PCF8574T地址为0x20，要读取当前端口状态。通信序列：Start -> 0x41 (地址+读) -> ACK -> (PCF8574T发送数据，例如0xEF) -> NACK -> Stop主设备接收到的0xEF就是P0-P7的当前状态。

6. 中断引脚（INT）的使用

PCF8574T的中断引脚（INT）是一个非常有用的功能，它避免了微控制器频繁地轮询PCF8574T的端口状态，从而提高了系统的实时性和效率。

6.1 中断引脚的特性

开漏输出： INT引脚是开漏输出，这意味着它在默认情况下是高阻态（由外部上拉电阻拉高）。当中断事件发生时，内部晶体管导通，将INT引脚拉低到GND。
电平变化触发： 只要PCF8574T的任何一个I/O引脚（P0-P7）的电平状态发生变化（无论是从高到低还是从低到高），INT引脚就会被拉低。
中断清除： 中断状态在微控制器成功读取PCF8574T的端口数据后自动清除。当微控制器读取了PCF8574T的数据后，INT引脚就会被释放（变为高阻态，被外部上拉电阻拉高），直到下一次有I/O引脚状态变化时再次被拉低。

6.2 中断引脚的应用场景

中断引脚非常适合连接按键矩阵或各种传感器。例如，当PCF8574T的P0-P7引脚连接了一排按键时，任何按键的按下或释放都会导致对应的引脚状态变化，从而触发INT中断。微控制器检测到INT引脚的下降沿后，就可以知道有按键操作发生，然后通过I²C总线读取PCF8574T的端口数据来判断具体是哪个按键被按下或释放。

6.3 中断处理流程

初始化： 将INT引脚连接到微控制器的一个通用I/O引脚，并配置该引脚为外部中断输入（通常是下降沿触发）。同时，在INT引脚外部连接一个合适的上拉电阻（通常为4.7kΩ到10kΩ）。
设置PCF8574T： 在初始化PCF8574T时，需要向其所有作为输入的引脚写入“1”，使其通过弱上拉处于高电平待机状态，以便能够检测到外部的低电平输入。
等待中断： 微控制器进入正常工作模式，并等待INT引脚触发中断。
中断服务程序（ISR）： 当INT引脚产生下降沿中断时，微控制器进入中断服务程序：

读取PCF8574T端口数据： 通过I²C总线执行读操作，读取PCF8574T的8位端口数据。这个操作会清除PCF8574T内部的中断标志，使得INT引脚被释放（变为高电平）。
处理I/O状态变化： 对读取到的数据进行分析，判断是哪个或哪些I/O引脚发生了变化。例如，可以与上一次读取的端口数据进行异或操作，找出变化的位。
执行相应操作： 根据I/O状态变化执行相应的逻辑，如更新LED状态、处理按键事件等。
清除中断标志并退出ISR： 清除微控制器内部的中断标志，并从中断服务程序返回。

重要提示： 由于INT引脚是开漏输出，因此必须外接上拉电阻到VCC，否则INT引脚将一直保持低电平或处于不确定状态，导致中断无法正常工作。

7. 典型应用电路与设计考虑

7.1 基本连接电路

一个典型的PCF8574T应用电路如下：

电源连接： VCC连接到系统电源（如3.3V或5V），GND连接到系统地。
I²C总线连接：

SCL连接到微控制器的SCL引脚。
SDA连接到微控制器的SDA引脚。
SCL和SDA都需要连接一个上拉电阻到VCC（通常为4.7kΩ）。

地址选择引脚： A0、A1、A2引脚根据所需的I²C地址连接到VCC或GND。
I/O引脚连接： P0-P7引脚连接到需要扩展的外部设备。

作为输出： 可以直接驱动LED（需要串联限流电阻）、小型继电器（通过晶体管驱动）或作为其他芯片的控制信号。
作为输入： 可以连接按键（按键一端接地，另一端连接到P引脚，P引脚内部弱上拉提供高电平）、传感器输出（需要注意电平匹配）。

中断引脚连接： INT引脚连接到微控制器的一个外部中断输入引脚，并连接一个上拉电阻到VCC。

7.2 设计考虑事项

电源去耦： 在PCF8574T的VCC和GND引脚之间，靠近芯片放置一个0.1μF的陶瓷电容，用于滤除电源噪声，确保芯片稳定工作。
I²C上拉电阻选择： 上拉电阻的阻值取决于I²C总线的速度、总线上的设备数量以及总线电容。对于100kHz的标准模式，通常使用4.7kΩ电阻；对于400kHz的快速模式，可能需要更小的电阻，如1kΩ到2.2kΩ。电阻过大可能导致信号上升时间过长，影响通信速度；电阻过小会增加功耗。
多芯片连接： 当连接多个PCF8574T时，每个芯片的A0、A1、A2引脚需要设置不同的组合，以确保它们具有唯一的I²C地址。所有芯片的SDA、SCL和INT引脚可以并联到I²C总线和微控制器。
I/O驱动能力： PCF8574T的I/O引脚驱动能力有限。在驱动较大电流负载时，需要通过外部晶体管或驱动芯片进行电流放大。例如，驱动大功率LED或继电器时，不能直接连接到PCF8574T的引脚，而应通过一个NPN晶体管进行驱动。
输入电平匹配： 当PCF8574T的I/O引脚作为输入时，需要确保外部信号的电平与PCF8574T的工作电压兼容。如果外部信号电压高于PCF8574T的VCC，可能需要电平转换电路。
抗干扰： 在工业环境中，I²C总线和I/O引脚可能受到噪声干扰。可以通过在SCL和SDA线上增加小电容（如100pF）进行滤波，并合理布线以减少电磁干扰。

8. 编程接口与软件实现

在微控制器上驱动PCF8574T，主要是通过实现I²C通信协议来完成。大多数微控制器开发平台都提供了硬件I²C模块或软件模拟I²C（Bit-Banging）库。

8.1 常用编程语言的I²C库

Arduino： Arduino IDE提供了Wire.h库，这是非常方便的I²C通信库。

Wire.begin()：初始化I²C总线。
Wire.beginTransmission(address)：开始与指定地址的从设备通信。
Wire.write(data)：发送一个字节数据。
Wire.endTransmission()：结束传输。
Wire.requestFrom(address, numBytes)：从指定地址的从设备请求指定数量的字节。
Wire.read()：读取一个字节。

STM32 (HAL库/LL库)： STM32微控制器提供了强大的硬件I²C模块，通过HAL库或LL库可以方便地进行配置和使用。

HAL_I2C_Master_Transmit()：主设备发送数据。
HAL_I2C_Master_Receive()：主设备接收数据。

ESP32 (ESP-IDF)： ESP-IDF也提供了I²C驱动API，可以灵活配置和使用。
树莓派 (Python smbus)： 在树莓派等Linux嵌入式系统上，可以使用Python的smbus库来方便地进行I²C通信。

8.2 软件实现示例（以Arduino为例）

假设PCF8574T的地址为0x20。

1. 写入数据（控制P0-P7输出）

C++

#include <Wire.h>const int PCF8574_ADDRESS = 0x20; // 替换为你的PCF8574T实际地址void setup() {
  Wire.begin(); // 初始化I2C总线
  Serial.begin(9600); // 串口调试
  Serial.println("PCF8574T Write Test");  // 设置所有引脚为高电平（通过弱上拉），作为默认输入或关闭输出
  // 此时，如果连接LED，写入0会点亮，写入1会熄灭（P引脚被弱上拉）
  Wire.beginTransmission(PCF8574_ADDRESS);
  Wire.write(0xFF); // 将所有P引脚设置为高电平
  Wire.endTransmission();
  delay(1000);  // 示例：点亮P0引脚连接的LED（假设LED是共阳极，低电平点亮）
  Serial.println("Turning on P0 (setting to low)...");
  Wire.beginTransmission(PCF8574_ADDRESS);
  Wire.write(0xFE); // 0b11111110, P0为低电平
  Wire.endTransmission();
  delay(1000);  // 示例：熄灭P0引脚连接的LED（设置回高电平）
  Serial.println("Turning off P0 (setting to high)...");
  Wire.beginTransmission(PCF8574_ADDRESS);
  Wire.write(0xFF); // 0b11111111, P0为高电平
  Wire.endTransmission();
  delay(1000);
}void loop() {  // 可以在这里添加更多写操作，例如循环控制LED闪烁}

2. 读取数据（读取P0-P7输入状态）

#include <Wire.h>const int PCF8574_ADDRESS = 0x20; // 替换为你的PCF8574T实际地址const int PCF8574_INT_PIN = 2; 
// 将PCF8574T的INT引脚连接到Arduino的数字引脚2volatile bool pcf8574_interrupt_flag = false;
byte last_port_state = 0; // 存储上次读取的端口状态void pcf8574_isr() {
  pcf8574_interrupt_flag = true;
}void setup() {
  Wire.begin();
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("PCF8574T Read Test with Interrupt");  // 将所有P引脚设置为高电平（用于输入）
  Wire.beginTransmission(PCF8574_ADDRESS);
  Wire.write(0xFF); // 将所有P引脚设置为高电平（通过弱上拉）
  Wire.endTransmission();
  delay(100); // 稍等片刻确保设置生效

  // 配置中断引脚
  pinMode(PCF8574_INT_PIN, INPUT_PULLUP); // 确保INT引脚有上拉（外部或内部）
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(PCF8574_INT_PIN), pcf8574_isr, FALLING); // 注册下降沿中断

  // 首次读取，获取初始状态
  Wire.requestFrom(PCF8574_ADDRESS, 1);  if (Wire.available()) {
    last_port_state = Wire.read();
    Serial.print("Initial Port State: 0x");
    Serial.println(last_port_state, HEX);
  }
}void loop() {  if (pcf8574_interrupt_flag) {
    pcf8574_interrupt_flag = false; // 清除中断标志

    // 读取PCF8574T的当前端口状态
    Wire.requestFrom(PCF8574_ADDRESS, 1);    if (Wire.available()) {
      byte current_port_state = Wire.read();
      Serial.print("Port State Changed! Current: 0x");
      Serial.print(current_port_state, HEX);
      Serial.print(" (Previous: 0x");
      Serial.print(last_port_state, HEX);
      Serial.println(")");      // 比较新旧状态，找出哪些引脚发生了变化
      byte changed_bits = current_port_state ^ last_port_state;      for (int i = 0; i < 8; i++) {     
      if ((changed_bits >> i) & 0x01) {
          Serial.print("  P");
          Serial.print(i);
          Serial.print(" changed from ");
          Serial.print((last_port_state >> i) & 0x01);
          Serial.print(" to ");
          Serial.println((current_port_state >> i) & 0x01);
        }
      }
      last_port_state = current_port_state; // 更新上次状态
    }
  }  // 其他主循环代码
  delay(10);
}

代码说明：

Wire.h库用于I²C通信。
PCF8574_ADDRESS根据实际A0/A1/A2引脚的连接进行修改。
在读取数据的示例中，使用了中断来检测I/O引脚的变化，这是更高效的方式。
pinMode(PCF8574_INT_PIN, INPUT_PULLUP)用于确保微控制器的INT引脚输入有上拉。
attachInterrupt()函数用于设置外部中断。
pcf8574_isr()是中断服务程序，在其中设置标志位。在主循环中检测到标志位后，再进行I²C读取操作，以避免在ISR中进行耗时的I²C操作。

9. PCF8574T与其他I/O扩展器的比较

市场上存在多种I/O扩展器，每种都有其独特的优缺点。PCF8574T是其中一种，了解其与其他常见扩展器的区别有助于选择最适合特定应用的芯片。

9.1 PCF8574T vs. PCF8574

PCF8574和PCF8574T在功能上几乎完全相同，唯一的区别在于封装形式和可能略微不同的默认I²C地址范围。PCF8574通常指DIP封装，而PCF8574T通常指SOIC或TSSOP等表面贴装封装。在选择时，主要取决于您的PCB设计和焊接需求。

9.2 PCF8574T vs. MCP23017

MCP23017是Microchip公司生产的一款16位I²C总线I/O扩展器，是PCF8574T的有力竞争者，也是一个非常流行的选择。

I/O位数： MCP23017提供16个I/O引脚，而PCF8574T只有8个。如果需要更多的I/O，MCP23017更具优势。
I/O配置： MCP23017的每个I/O引脚都可以通过软件单独配置为输入或输出，并支持内部上拉电阻的使能/禁用。这提供了比PCF8574T的准双向端口更大的灵活性。
中断： MCP23017有两个可配置的中断引脚（INTA和INTB），可以分别配置为端口A和端口B的中断，或者合并。它还提供了中断极性、中断源寄存器等更丰富的中断功能。
驱动能力： MCP23017通常具有更好的输出驱动能力。
寄存器： MCP23017有更多的内部寄存器来控制I/O方向、上拉电阻、极性等，这使得其功能更强大，但编程复杂度也略高。PCF8574T只有一个端口寄存器，编程更简单。
价格与尺寸： 通常情况下，PCF8574T由于功能更简单，成本可能更低，封装也可能更小。

总结：

选择PCF8574T： 如果只需要扩展8个或更少的I/O，且主要用于按键输入（其准双向特性非常适合）或简单的LED驱动，并且追求成本和编程的极致简洁性，那么PCF8574T是一个很好的选择。
选择MCP23017： 如果需要扩展16个或更多I/O，需要更灵活的I/O配置（输入/输出独立设置，可配置上拉），或需要更复杂的中断管理，或者需要更高的驱动能力，那么MCP23017是更好的选择。

9.3 PCF8574T vs. SPI接口I/O扩展器（如74HC595）

74HC595是一个8位串行输入、并行输出的移位寄存器，常用于驱动LED显示。它使用SPI（或者类似SPI的三线）接口。

接口协议： PCF8574T使用I²C协议（两线），74HC595使用SPI或类似协议（三线或更多线）。I²C总线更节省引脚，但速度通常低于SPI。
方向： PCF8574T提供准双向I/O，既可输入也可输出。74HC595主要是并行输出，无法直接作为输入。如果需要输入功能，需要配合其他芯片。
应用： PCF8574T更通用，适用于各种I/O扩展。74HC595常用于LED驱动、数码管显示等需要大量输出的应用。
成本： 74HC595通常比PCF8574T更便宜，但它不能作为输入，且需要更多MCU引脚来控制。

总结： 选择哪种芯片取决于具体应用的需求。PCF8574T在需要少量双向I/O扩展且对引脚节省有要求时表现出色。

10. 故障排除与常见问题

在使用PCF8574T时，可能会遇到一些问题。以下是一些常见的故障及排除方法：

I²C通信失败：

检查SCL和SDA上拉电阻： 确保SCL和SDA线上有合适的上拉电阻到VCC。没有上拉电阻，I²C总线将无法正常工作。
检查I²C地址： 确认微控制器代码中使用的PCF8574T地址与芯片A0、A1、A2引脚的实际连接设置一致。请记住I²C地址是7位的，但在通信时需要加上读/写位。
检查电源连接： 确保VCC和GND连接正确，且电源电压在PCF8574T的工作范围内。
检查SCL/SDA连接： 确保SCL和SDA引脚没有短路，也没有开路。
I²C总线冲突： 检查I²C总线上是否有其他设备使用了相同的地址，或者有设备导致总线冲突。
I²C总线波形： 使用示波器检查SCL和SDA线的波形，看是否有正确的时钟和数据信号。
主设备I²C初始化： 确保微控制器I²C模块已正确初始化。

I/O引脚无法正常工作（输出或输入不正确）：

准双向特性理解： 再次确认是否理解了PCF8574T的准双向I/O特性。要作为输入，需要先向引脚写入“1”。当输出“1”时，引脚是弱上拉的，可能无法驱动重负载或在外部有强下拉时被拉低。
电流驱动能力： 检查负载电流是否超过了PCF8574T引脚的最大驱动能力。如果是，需要增加外部驱动电路（如晶体管）。
外部信号电平： 作为输入时，确认外部信号的电压电平与PCF8574T的工作电压兼容。
I/O引脚状态： 在向PCF8574T写入数据后，尝试读取其端口数据，确认写入操作是否成功，以及引脚状态是否如预期。