SIPO et PISO : étendre les entrées/sorties d’Arduino et ESP proprement

Quand on travaille avec Arduino, ESP8266 ou ESP32, on se heurte vite à une limite simple : le nombre de GPIO disponibles.
Plutôt que d’empiler des cartes ou de bricoler des multiplexeurs douteux, il existe une solution simple, robuste et industrielle : les registre à décalage.

Deux familles dominent :

• SIPO (Serial In / Parallel Out)
• PISO (Parallel In / Serial Out)

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Pourquoi utiliser des registres à décalage ?

• Économiser des GPIO
• Simplifier le câblage
• Chaîner plusieurs circuits
• Compatible Arduino / ESP / Raspberry Pi
• Très utilisé en industrie, domotique, vending machines, LED panels

👉 3 broches suffisent pour piloter 8, 16, 32 sorties ou entrées.

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SIPO – Serial In, Parallel Out

Principe

Tu envoies les données bit par bit en série, et le circuit les expose en parallèle sur ses sorties.

Circuit le plus courant

74HC595

• 8 sorties digitales
• Chaînable à l’infini
• Très stable jusqu’à plusieurs MHz

Broches clés

Broche	Rôle
DS	Donnée série
SH_CP	Clock (shift)
ST_CP	Latch
Q0–Q7	Sorties
OE	Enable (optionnel)
MR	Reset (optionnel)

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Exemple Arduino – piloter 8 LEDs

int dataPin = 11;
int clockPin = 13;
int latchPin = 10;

void setup() {
  pinMode(dataPin, OUTPUT);
  pinMode(clockPin, OUTPUT);
  pinMode(latchPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(latchPin, LOW);
  shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, B10101010);
  digitalWrite(latchPin, HIGH);
  delay(500);
}

Cas d’usage SIPO

• LEDs
• Relais
• MOSFETs
• Afficheurs 7 segments
• Panneaux lumineux
• Cartes de puissance

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PISO – Parallel In, Serial Out

Principe

Tu lis plusieurs entrées simultanément, puis tu récupères leur état en série.

Circuit classique

74HC165

• 8 entrées digitales
• Lecture rapide et fiable
• Chaînable comme le 74HC595

Broches clés

Broche	Rôle
PL	Parallel Load
CP	Clock
Q7	Sortie série
D0–D7	Entrées

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Exemple Arduino – lire 8 boutons

int loadPin = 8;
int clockPin = 12;
int dataPin = 11;

void setup() {
  pinMode(loadPin, OUTPUT);
  pinMode(clockPin, OUTPUT);
  pinMode(dataPin, INPUT);
}

byte readInputs() {
  digitalWrite(loadPin, LOW);
  delayMicroseconds(5);
  digitalWrite(loadPin, HIGH);
  return shiftIn(dataPin, clockPin, MSBFIRST);
}

void loop() {
  byte state = readInputs();
}

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SIPO vs PISO – comparaison directe

Critère	SIPO (74HC595)	PISO (74HC165)
Fonction	Sorties	Entrées
GPIO utilisés	3	3
Chaînable	Oui	Oui
Vitesse	Très élevée	Très élevée
Usage typique	LEDs, relais	Boutons, capteurs

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Arduino vs ESP : points d’attention

Arduino (5V)

• Compatible direct avec HC / HCT
• Tolérant
• Simple

ESP8266 / ESP32 (3.3V)

• Utiliser 74HCT ou alimenter en 3.3V
• Attention aux niveaux logiques
• Éviter OE/MR flottants

👉 En pratique : 74HC fonctionne souvent, mais ce n’est pas garanti à 100%.

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Chaînage : scaler sans limite

• Q7’ → DS pour les SIPO
• Q7 → DS pour les PISO
• Même clock, même latch
• 8 bits par circuit

Exemple :

• 4 × 74HC595 = 32 sorties
• 2 × 74HC165 = 16 entrées

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Alternatives modernes

Composant	Type	Avantage
MCP23017	I²C GPIO	Interruptions
PCF8574	I²C GPIO	Ultra simple
TLC5940	PWM LED	Dimming précis
ULN2003	Driver	Puissance

👉 Mais SIPO/PISO reste imbattable pour la simplicité et la robustesse.

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Quand utiliser SIPO / PISO ?

✅ Tu veux :

• réduire le câblage
• garder un timing maîtrisé
• éviter I²C / SPI complexes
• faire du hardware fiable

❌ Évite si :

• besoin d’analogique
• besoin d’interruptions par pin
• besoin de retours d’état complexes

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Conclusion

Les registres SIPO et PISO sont des briques fondamentales de l’électronique embarquée.
Ils sont simples, rapides, économiques et parfaitement adaptés à Arduino et ESP.

Si tu construis :

• une carte maison
• un automate
• un distributeur
• une domotique custom