GPIO速率分级与设计挑战

1. 低速GPIO（<1MHz）

典型应用：按键检测、LED控制、继电器驱动

电路设计要点：选用常规RC滤波电路（R=1-10kΩ，C=0.1-1μF）、配置TVS二极管防止静电放电（ESD保护电压15kV）、驱动能力匹配：灌电流/拉电流控制在20mA以内。

2. 中速GPIO（1MHz-50MHz）

典型应用：SPI通信、I2C总线、UART接口

信号完整性对策：源端串联电阻匹配（22-100Ω）、采用π型滤波网络（L=100nH，C=10pF）、建立时间/保持时间计算：需满足t_su > 3ns，t_h > 1.5ns。

3. 高速GPIO（>50MHz）

典型应用：DDR内存接口、LVDS差分传输、MIPI信号

关键设计参数：阻抗控制精度±10%（单端50Ω，差分100Ω）、上升时间tr < 0.35/f_max（例如100MHz时tr<3.5ns）、时滞匹配要求：组内偏差<50ps，组间偏差<200ps。