PCF8574 IO 扩展器
PCF8574 通过共享 I2C 总线提供 8 路逻辑数字输入/输出。先确认当前固件编译了 IO 扩展器能力，并在功能配置启用「通用 IO 扩展器」（ioExpander）；编译能力、功能启用和驱动初始化是三个独立状态。
功能启用顺序
功能开关出厂默认关闭，重启后应用：保存只改变用户意图，bootEnabled 表示本次启动的取值；看到 pendingRestart 时先保存并重启，再检查实际 active 状态。运行中重新加载配置、保存失败回滚或恢复默认均不会提前应用开关。配置可在功能停用时保留和编辑；实际使用同时受「固件已编译、用户已启用、运行内存预算允许」约束，内存预算拒绝时应查看功能状态，不能把保存成功当作硬件已运行。
外设启用顺序：先启用并保存共享 I2C 总线，再启用扩展器父设备，最后启用逻辑输入/输出子通道。被已启用外设引用的总线必须是启用的 I2C 主机（address=0）。
扩展器父设备
| 配置项 | 说明 |
|---|---|
| 类型 | type=55，driver="PCF8574" |
| 地址 | 0x20～0x27（JSON 使用十进制 32～39） |
sampleInterval | 20～1000 ms |
| 数量 | 最多 4 个扩展器父设备 |
当前仅实现 PCF8574；PCF8574A 的 0x38～0x3F 地址不在该驱动支持范围内。
逻辑输入输出通道
| 配置层 | 字段和范围 |
|---|---|
| 逻辑输入 | type=11，ioSource=1，引用 providerId，channel=0～7，pins=[] |
| 逻辑输出 | type=12，引用规则相同，initialState=0/1 定义软件启动状态 |
| 输入参数 | inputMode=0，可配置 debounceMs、invertLogic、reportMode |
| 动作能力 | 高、低、翻转和间隔不小于 200 ms 的低速闪烁；输入支持去抖及按键事件 |
同一父设备的每个通道只能有一个逻辑拥有者，停用条目仍保留通道占用。
PCF8574 为准双向端口：输入通过向对应位写 1 释放端口，没有 MCU 式可选上拉/下拉、ADC、PWM 或呼吸灯能力。当前实现不接芯片的 INT 引脚，只使用有界轮询；这些不支持的模式和动作会被拒绝。
芯片上电时端口为高。initialState 是固件初始化后的目标电平，无法消除固件启动前的电平窗口；需要无误动作的负载必须通过外部使能、驱动电路和硬件默认状态保证。单个通道停用或删除时恢复该通道配置的启动值，正常情况下不重置其他输出。
端口不能直接连接继电器线圈、电机、24 V 工业输入或市电负载；按实际电气需求增加输入整形/隔离或输出驱动。芯片的驱动能力、整板端子额定值及隔离能力不能互相替代。
共享总线规则
- PCF8574 要求 100 kHz；与其他传感器或显示设备共存时统一使用该频率。不同物理总线或频率不能靠新增逻辑总线条目混用。
- 不要让另一个驱动擅自重新初始化同一
Wire。 - 共享地址尤其需注意 LCD1602 转接板：它可能与 PCF8574 使用相同地址，其自动地址扫描模式还可能占用候选地址范围。扫描发现地址仅证明收到应答，不能证明芯片型号、接线或驱动完整可用。
- 共享总线租约上限为 16，既有显示器等也会占用；该上限不是任意组合都能满足实时性和内存预算的保证。
总线引用使用 busPeripheralId，此时从设备的 pins 必须为空；独立接线模式则清空引用并给出两个不同的 SDA/SCL 引脚，不能同时填写两种形式。
状态、错误与恢复
读取失败不是数值 0。Web/API 和规则必须区分「有效读数」「尚未采样」「过期/不可用」，同时查看采样时间、valid、stale 与错误原因；停用或失效的数据不得继续作为新鲜值参与展示或联动。
| 错误或状态 | 处理方式 |
|---|---|
IO_EXPANDER_NOT_COMPILED / IO_EXPANDER_DISABLED / IO_EXPANDER_BUDGET_DENIED | 检查固件、功能开关及预算；IO 功能变更后确认重启应用 |
I2C_REFERENCE_INVALID / I2C_BUS_CONFLICT / I2C_ADDRESS_CONFLICT | 修正总线引用、启用顺序、接线/频率或地址冲突，再预检 |
IO_CHANNEL_CONFLICT / IO_CHANNEL_INVALID | 去除重复通道拥有者，使用通道 0～7 及普通数字输入/输出 |
IO_CONFIG_PENDING / IO_SAMPLE_UNAVAILABLE / IO_PROVIDER_UNAVAILABLE | 配置同步中或父设备未提供新鲜样本；等待状态恢复，持续出现时排查供电和总线 |
IO_WRITE_FAILED | 本次输出操作失败；检查父设备和各输出状态，不假定负载已切换 |
PCF8574 输入按整字节轮询。第一次真实读取失败就使当前样本失效；连续 3 次读取失败或一次结果不确定的写失败才进入输出恢复流程。恢复时重新应用各通道启动值并重建输入基线，避免断线/恢复产生伪按键。真实故障的重试间隔逐步增大至 2 s；总线暂忙与硬件故障分别处理。调度延迟造成样本过期时不会仅凭过期就重放输出启动值。
停用、删除或更新逻辑通道时，如果总线暂忙而无法确认旧通道已经按约定退出，父设备进入 IO_CONFIG_PENDING。退役完成前，同一父设备上的其他通道仍可运行，但原通道不能绑定给新外设；维护任务完成同步后才能重试该配置。这可避免新外设继承旧输出影子和错误电平。
现场验收
最少选一个无 PSRAM 目标和另一个不同芯片家族目标，先单模块验证，再同总线共存，最后加入现有网络、规则、Web 和显示负载。以下项目未完成前保持「待验证」，不能用编译通过或主机测试代替实物结论。
| 检查项 | 操作和通过条件 |
|---|---|
| 接线和预检 | 记录模块/芯片、总线地址、SDA/SCL、上拉电平、电源与负载；预检无未处理冲突 |
| 配置恢复 | 保存、重启、重新打开表单；引用、通道、启用状态与有效功能一致 |
| IO 启动和隔离 | 用可观察测试负载检查启动电平；逐通道高/低/翻转，其他通道不变化 |
| IO 输入事件 | 按下/释放、单击、抖动、长按及启动时按住；无重复事件或伪触发 |
| IO 退出与恢复 | 停用/删除输出恢复其配置启动值；断线/写失败显示未知；重连恢复启动值且无伪按键 |
| 规则链路 | 输入翻转输出；配置变更立即使旧样本失效；按需验证已有平台物模型上报 |
| 共享总线 | 传感器、IO、现有显示、扫描并发；没有重新初始化冲突、输出误改或长期饥饿 |
| 功能和预算 | 开关、重启应用、内存预算拒绝、恢复；保留用户配置且状态能解释不可用原因 |
| 10 轮真实重启 | 保存、重启、恢复配置循环，比较同一稳定点的堆、实例和引用；无持续资源下降 |
| 24 h 混合运行 | 使用相同负载记录堆、最大连续块、执行/采样延迟、错误数和重连；无崩溃或持续资源增长 |
| 回退 | 停用相关规则和外设，恢复配套旧配置/固件，确认原有功能与实际负载状态 |