IOエクスパンダとの通信

MCP23017のアドレス

I²C通信では、同じ信号線上に複数のIC（スレーブ）を接続可能であり、各ICは各々が持っている固有のアドレスで区別されます。

通信を行うには対象のICのアドレスを指定する必要がありますが、このアドレスの指定は接続されているICがひとつだけの場合も必要です。

アドレスの長さは7ビットで、MCP23017の場合、アドレス設定ピンの設定により0x20〜0x27の値を設定できます。

ICのアドレスの各ビット
6	5	4	3	2	1	0
0	1	0	0	A2	A1	A0
（固定のビット値）				アドレス設定ピン

本コースのMCP23017のアドレス設定ピンは、プルアップ（次のSTEP12参照）された上でメインボード上でDIPスイッチSW9に接続されています。ピンの値はスイッチがOFFの場合は1、ONの場合は0になり、スイッチが全てOFFの場合のアドレスは0x27、全てONの場合は0x20になります。

MCP23017の入出力端子とレジスタ

MCP23017は「GPIOA」「GPIOB」の２つのポートを持っており、各ポートには8本の入出力端子があります。

また、入出力端子の制御等を行うレジスタとして、1バイトのレジスタを22個持っています。ドットマトリクスLEDを制御するのに使いたい、すなわち出力端子として使いたい場合に用いるのは、以下のレジスタです。

レジスタ名	アドレス	初期値	レジスタの機能
IODIRA	0x00	0b11111111	GPIOAポートの各ピンが入力(1)か出力(0)かを各ビットで指定する。初期値は全て入力。
IODIRB	0x01	0b11111111	GPIOBポートの各ピンが入力(1)か出力(0)かを各ビットで指定する。初期値は全て入力。
GPIOA	0x12	0b00000000	GPIOAポートの各ピンの出力レベルがHレベル(1)かLレベル(0)かを各ビットで指定する。初期値は全てLレベル。
GPIOB	0x13	0b00000000	GPIOBポートの各ピンの出力レベルがHレベル(1)かLレベル(0)かを各ビットで指定する。初期値は全てLレベル。

レジスタに書き込みを行いたい場合、送信データの1バイト目でレジスタのアドレスを指定し、2バイト目で実際に書き込むデータを送信します。

書き込みデータは複数バイトを同時に送信することもでき、書き込みデータの2バイト目（送信データの3バイト目）以降は、続くレジスタに順次書き込まれていきます。

IOエクスパンダとマイコン、ドットマトリクスLEDの配線

ここで、IOエクスパンダとマイコンおよびドットマトリクスLEDの配線を確認しましょう。

先述のとおり、ESP32は標準では21番端子がSDA、22番端子がSCLになっており、ここではこれらをIOエクスパンダ側のSDA、SCLに接続しています。

IOエクスパンダとドットマトリクスLEDの接続は、GPIOAポートの0〜7番端子をドットマトリクスLEDのアノード側の0〜7番に、GPIOBの0〜7番端子をカソード側の0〜7番にそれぞれ接続しています。