MCP23008 unterbricht I2C Verbindung zu ESP8266

Moin Helmut,

vielen Dank für die Tipps. In meinen bisherigen Projekten hatte ich die 
Pullup-Widerstände und auch den Entkopplungskondensator immer mal wieder 
eingebaut, wenn ich das in vorhandenen Schaltungen so gesehen habe. Ich 
habe bisher jedoch nicht gewusst, wofür die eigentlich sind. Jetzt weiß 
ich mehr!

Ich habe beides gerade kurz in meiner Schaltung ergänzt und es - Du hast 
es wahrscheinlich schon vermutet - löst mein Problem und funktioniert 
nun einwandfrei.

Vielen Dank für die schnelle Hilfe! Man lernt nie aus :-)

Kritisch sehe ich die Verbindung über I2C ohne Levelshifter.
Der ESP8266 arbeitet intern mit 3,3V, damit auch auf den Pins. Der MCP 
bei dir mit 5V.
Bisher habe ich noch keine offizielle Info (Datenblatt) gelesen, dass 
der ESP an den Pins auch 5V tolerant ist.

Brain 2.0 schrieb:
> Bisher habe ich noch keine offizielle Info (Datenblatt) gelesen, dass
> der ESP an den Pins auch 5V tolerant ist.

Muss er auch nicht, weil anders herum der Port-Expander zu 3,3V 
kompatibel ist. Man legt einfach die Pull-Up Widerstände auf 3,3V.

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Brain 2.0 schrieb:
> Bisher habe ich noch keine offizielle Info (Datenblatt) gelesen, dass
> der ESP an den Pins auch 5V tolerant ist.
>
> Muss er auch nicht, weil anders herum der Port-Expander zu 3,3V
> kompatibel ist. Man legt einfach die Pull-Up Widerstände auf 3,3V.

Ok, danke.
Das wusste ich bisher nicht, da ich den Expander bisher nicht verwendet 
habe.

Was die 5V Toleranz des ESP8266 angeht: Die gibt es nicht. In einem 
Diskussionsforum hat Espressif das mal erklärt.

Die meisten CMOS Chips haben ESD Schutzdioden nicht mehr 0,5V über VCC 
und unter GND zulassen.

Beim ESP ist das anders. Er hat an dein Eingängen eine Schaltung die 
ähnlich wie ein Thyristor wirkt, der bei 4-6V auslöst und dann den 
Eingang kurz schließt und dadurch so lange blockiert, bis kein Strom 
mehr fließt. Die Schwelle ist nicht genau definiert.

Wenn du kein Oszilloskop zur Hand hast, kannst du die Pegel am inaktiven 
I²C Bus mit einem Multimeter prüfen. Die idealen Werte sind:

Spannung zwischen GND und SDA: 3,3V sein
Spannung zwischen GND und SCL: 3,3V sein

Strom zwischen GND und SDA: 1-2mA
Strom zwischen GND und SCL: 1-2mA

Pegelwandler sind hier nicht nötig, weil beide IC's mit 3,3V 
kommunizieren können.

gibt es die auch mit mehr Ports?
16 oder so?

portwandler schrieb:
> gibt es die auch mit mehr Ports?
> 16 oder so?

MCP23017
https://www.az-delivery.de/blogs/azdelivery-blog-fur-arduino-und-raspberry-pi/port-expander-mcp23017-teil-1

Gerhard O. schrieb:
> Im Datenblatt auf Seite 24V (2.1) aber steht, daß die HIGH Pegelschwelle
> des MCP23008 bei 0.8 x VDD lieg.

Oh Scheiße, das hatte ich das falsch in Erinnerung. Gut dass du 
aufgepasst hast!

Dann sollte man wohl doch besser Pegelwandler einsetzen.

@ Stefan (Gast)
Selten erlebt in diesem Forum, das jemand seine Frage derart vernünftig 
und strukturiert stellt - Respekt.
Schön das die so schnell geholfen werden konnt - das hast du dir 
wirklich verdient.

Stefan ⛄ F. schrieb:
>
> Dann sollte man wohl doch besser Pegelwandler einsetzen.

Dann lag ich mit meinem Post doch nicht so "ganz" falsch.
Lediglich der Auslöser ist nicht der ESP8266, sondern der MCP23008.

Gerhard O. schrieb:
> portwandler schrieb:
>> gibt es die auch mit mehr Ports?
>> 16 oder so?
>
> https://www.nxp.com/documents/data_sheet/PCA9505_9506.pdf?

Mordsklopper!!

wie oft pro Sekunde kann ich den "Updaten" mit den Arduino Libraries?
Hat da jemand komkretes Zahlenwerk?

BG. Glückauf

Hat jemand dazu Erfahrung?

portwandler schrieb:
> Hat jemand dazu Erfahrung?

Rechne es dir doch selber aus. Wie viele Bytes musst du übertragen und 
wie schnell geht das bei der gewünschten Übertragungsrate? Kann ja nicht 
so schwer sein, dass man dafür über 24 Stunden braucht.

Standard Mode kann laut SPEc/Wikipedia:
Standard Mode (Sm)   0,1 Mbit/s

das sind 100 Kbit/s

Damit sollte es doch locker möglich sein ein 16 Bit Schieberegister
mindestens 100 Mal pro Sekunde zu aktualisieren.

Keine Ahnung was eine Arduino Library davon noch wegschluckt.
Hat da jemand "Ahnung" ?

;-)

Danke

Moin nochmal,

vielen Dank für die ganzen Antworten. Ich hatte gar nicht mehr mit so 
vielen Reaktionen gerechnet, nachdem ich schon eine für mich 
funktionierende Antwort bekommen hatte.

Um nochmal kurz zurück zum Thema 3.3V und 5V zwischen ESP8266 und 
MCP23008 zu kommen:
Wenn ich euch richtig verstanden habe, müsste es ja reichen, wenn ich 
die Pullup-Widerstände von SDA/SCL anstatt an den 5V-Pin an den 3.3V-Pin 
des ESP8266 verbinde?

Ich könnte ja genauso gut sowohl die Pullups, als auch die 
Versorgungsspannung des MCP23008 über den 3.3V-Pin nutzen, oder?
Der MCP arbeitet ja auch laut Datenblatt mit 3.3V ohne Probleme. 
Angegeben ist 1.8V-5.5V bei 100kHz. Mehr als 100kHz kann der ESP8266 
wohl eh nicht ohne zusätzlichen Aufwand, wenn ich das in dessen 
Datenblatt richtig nachgeschlagen habe.

Danke euch!

Stefan schrieb:
> Wenn ich euch richtig verstanden habe, müsste es ja reichen, wenn ich
> die Pullup-Widerstände von SDA/SCL anstatt an den 5V-Pin an den 3.3V-Pin
> des ESP8266 verbinde?

Das hatte ich gemeint, aber nun stellte sich ja doch heraus, dass der 
Chip mit 3,3V Pegel nicht klar kommt, wenn er selbst mit 5V versorgt 
wird. Dann brauchst du Pegelwandler. Die kannst du speziell für I²C Bus 
als kompakte Module kaufen. Da sind zwei kleine MOSFET Transistoren und 
4 Pull-Up Widerstände drauf.

Stefan schrieb:
> Ich könnte ja genauso gut sowohl die Pullups, als auch die
> Versorgungsspannung des MCP23008 über den 3.3V-Pin nutzen, oder?
> Der MCP arbeitet ja auch laut Datenblatt mit 3.3V ohne Probleme.

Wenn du den Chip mit 3,3V versorgst, brauchst du keine Pegelwandler. 
Aber Pull-Up Widerstände. Ja, der MCP arbeitet auch mit 3,3V. Aber was 
schließt du denn an seine I/O Pins an? Kommt das mit 3,3V klar? Und ist 
der 3,3V Spannungsregler auf deinem ESP Modul genügend belastbar. Gerade 
die Wemos Module sind da meistens nur sehr knapp ausgestattet.

Stefan schrieb:
> Mehr als 100kHz kann der ESP8266
> wohl eh nicht ohne zusätzlichen Aufwand, wenn ich das in dessen
> Datenblatt richtig nachgeschlagen habe.

Das ist nicht richtig, er schafft auch die 400 kHz locker flockig.

Stefan schrieb:
> Mehr als 100kHz kann der ESP8266
> wohl eh nicht ohne zusätzlichen Aufwand, wenn ich das in dessen
> Datenblatt richtig nachgeschlagen habe.

Dazu steht nichts im Datenblatt, da der ESP8266 keine Hardware I2C/TWI 
Einheit hat.
Das wird in Software realisiert.

Im Quelltext steht maximal 400kHz bei 80MHz CPU Takt, bzw 800kHz bei 
160MHz CPU Takt. Größere Werte werden automatisch reduziert.

Geert V. schrieb:
> To me, this is not correct.

Yes you are right, we found this out already before.

Johann K. schrieb:
> Bitte kann mir jemand kurz erklären was ein
> Entkopplungs-Kondensator für VCC ist?

Der sorgt dafür, dass die Stromversorgung trotz sprunghafter Wechsel der 
Stromaufnahme einigermaßen stabil bleibt.

"Entkoppeln" meint hier, dass die Störungen die ein IC sonst verursachen 
würde sich nicht auf andere IC auswirken.

> Wie stark sollte dieser ungefähr sein
#Kann man nicht pauschal sagen, es kommt auf die Bedürfnisse der 
Schaltung an. 100nF ist ein gängiger Wert, der meistens passt.

> und wo in der ursprünglichen Schaltung gehört er hinein?

An jedes IC direkt an dessen Stromversorgungs-Pins. Wenn es mehrere 
solche Pins hat, dann nimmt man auch mehrere Kondensatoren.

> Reicht da als "Entkopplungs-Kondensator" einfach ein 100µF Elko

Große Kondensatoren sind träger, als kleine. Deswegen gilt hier nicht 
"viel hilft viel". Fange mal mit 100nF an und Kontrolliere die Spannung 
mit einem Oszilloskop. Bei den Frequenzen um die es hier geht ist 
alleine das richtige Messen schon eine Herausforderung für sich.