不用担心树莓派IO口不够多，PCF8574来帮忙

   树莓派扩展功能的开发方法有很多，例如wiringPi和bcm2835 C library都提供I2C API函数。这些集成库封装了linux平台I2C的相关操作，如果想回归linux驱动应用设计的本质可使用sysfs方式。Sysfs 是 Linux 2.6 所提供的一种虚拟文件系统。这个文件系统不仅可以把设备（devices）和驱动程序(drivers) 的信息从内核输出到 用户空间，也可以用来对设备和驱动程序做设置。

PCF8574的采用7位I2C地址，7位I2C地址中的低3位从高到低分别为A2 A1和A0，该3位为地址选择位，若地址选择全部接GND，那么PCF8574的I2C从机地址为0x20。图1为PCF8574的基本信息，左侧为芯片内部结构示意图，其中A2 A1和A0决定从机地址而从机地址直接影响I2C总线控制器，右侧上部为PCF8574引脚图，右侧下部为I2C从机地址组成示意图，从机地址的高4位为0100，该4位数字固定不变。


图1 PCF8574基本信息

    请注意I2C 7位从机地址和I2C 读控制字或i2C写控制器存在联系与区别，对于7位从机地址为0x20的PCF8574而言，读控制字为0x41，写控制字为0x40。若使用GPIO通过软件法模拟I2C时序时，通常把写控制字0x40定义为I2C从机地址，软件模拟时的I2C地址（0x40）和I2C 7位从机地址（0x41）存在区别。
    PCF8574内部含有8个准双向IO，对PCF8574进行一次写操作可修改IO口的输出状态，对PCF8574进行一次读操作可获取IO口的输入状态。I2C总线的操作较为复杂，各芯片之间的差异较大，例如BH1750、AT24C04和ADXL345虽然均使用I2C接口，但是细节之处存在差异较大。


图2 PCF8574读写时序

代码实现——c语言
    新建一个名为pcf8574.c的文件

1. #include <stdio.h>
   
2. #include <fcntl.h>
   
3. #include <linux/i2c-dev.h>
   
4. #include <errno.h>
   
5. #define I2C_ADDR 0x20
   
6. int main (void) {
   
7.     int i,value;
   
8.     int fd;
   
9.    
   
10.     // 打开设备，树莓派版本2位于i2c-1
    
11.     fd = open("/dev/i2c-1", O_RDWR);
    
12.     if (fd < 0) {
    
13.         printf("Error opening file: %s\n", strerror(errno));
    
14.         return 1;
    
15.     }
    
16.     // 设置I2C从设备地址
    
17.     if (ioctl(fd, I2C_SLAVE, I2C_ADDR) < 0) {
    
18.         printf("ioctl error: %s\n", strerror(errno));
    
19.         return 1;
    
20.     }
    
21.     while(1){
    
22.         for( i = 0 ; i < 4 ; i++ ){
    
23.            
    
24.             // 向PCF8574写入一个字节内容，实现流水灯
    
25.             value = (1<<i);
    
26.             if( write( fd , &value, 1 ) != 1) {
    
27.                 printf("Error writing file: %s\n", strerror(errno));
    
28.             }
    
29.            
    
30.             // 延时100ms，usleep的延时单位为1us
    
31.             usleep(100000);
    
32.         }
    
33.     }
    
34.    
    
35.     return 0;
    
36. }

复制代码

编译和执行
    gcc -o pcf8574 pcf8574.c
    sudo ./pcf8574

代码解释
fd = open("/dev/i2c-1", O_RDWR);
    打开设备，树莓派版本2的I2C设备位于i2c-1，打开方式为可读可写。如果打开失败那么文件句柄fd为一个负数。

ioctl(fd, I2C_SLAVE, I2C_ADDR) ;
    设置I2C从设备地址，此时PCF8574的从机地址为0x20。I2C总线上可以挂在多个设备，如果需要同时操作多个I2C设备，那么使用open获得的文件句柄fd是不同的，其实文件句柄fd可以理解成一个设备的编号，不同的设备编号不同。

write( fd , &value, 1 );
    向PCF8574写入一个字节，value便是写入的内容，写入的长度为1.PCF8574内部只有一个寄存器，写该寄存器可以设置IO输出状态，读该寄存器可以获得IO输入状态。具体过程请见图2——PCF8574读写时序。与write函数对应的为read函数。其他的I2C操作函数好包括：

    【1】写入一个字节，不需要寄存器地址
  __s32 i2c_smbus_read_byte(int file);

    【2】读取一个字节，不需要寄存器地址
  __s32 i2c_smbus_write_byte(int file, __u8 value);

    【3】读取一个字节，需要写入寄存器地址
  __s32 i2c_smbus_read_byte_data(int file, __u8 command);

    【4】写入一个字节，需要写入寄存器地址
  __s32 i2c_smbus_write_byte_data(int file, __u8 command, __u8 value);

    【5】读取多个字节，需要写入寄存器起始地址
  __s32 i2c_smbus_read_block_data(int file, __u8 command, __u8 *values);

    【6】写入多个字节，需要写入寄存器起始地址
  __s32 i2c_smbus_write_block_data(int file, __u8 command, __u8 length, __u8 *values);

总结
    突然发现linux驱动部分与I2C设备的相关的函数还不少，这些函数又和I2C设备的操作仅仅关联。