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[通用ARM系列]

单片机IO详解

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楼主
modesty3jonah|  楼主 | 2025-1-22 06:38 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

一般单片机都会提供上拉和下拉功能:

上拉:

将不确定的信号,固定在高电平,电源到器件引脚上的电阻叫上拉电阻,作用是平时使用该引脚为高电平,上拉是对器件注入电流,即灌电流

下拉:

将不确定的信号,固定到地点平,地到器件引脚的电阻叫下拉电阻,作用是平时使该引脚为低电平,下拉是从器件输出电流,即拉电流

输入:

上拉输入 :

将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平

下拉输入 :

把电压拉低,拉到GND,将不确定的信号拉到低电平

输入浮空:

容易受到干扰,检测电平是不定的

模拟:

传统方式的输入,数字模拟转换

施密特输入:

防止电路干扰,基本电路的缺点是在读取外部信号的跳变沿时会出现抖动,施密特触发器就是解决了上述抖动的问题

三态输入:

三态电路可提供三种不同的输出值:逻辑“0”,逻辑“1”和高阻态

高电平     低电平    高阻

输出:复用推挽和推挽输出区别:

推挽复用不经过输出数据寄存器(ODR)。如果是采用推挽输出,则该引脚电平直接由ODR控制,例如串口如果不是复用推挽就直接有ODR控制不受usart外设控制

推挽输出:一般都是推挽输出,真正的输出高电平和低电平

推挽输出特点:

这种配置的下拉与准双向口和开漏配置相同,具有较强的拉电流能力,不同的是,具有持续的强上拉,无论有强大的高电平以及低电平驱动能力

开漏输出:

不常见,如果作为逻辑输出,可能是I2C,需要上拉电阻

关闭所有上拉晶体管,只驱动下拉晶体管,下拉与准双向口下拉配置相同,因此只能输出低电平(吸收电流),和高阻状态。不能输出高电平(输也电流)

准双向口:

当IO输出为高电平时,其驱动能力很弱,外部负载很容易将其拉至低电平。

当IO输出为低电平时,其驱动能力很强,可吸收相当大的电流

准双向口只能有效的读取0,而对1则是采用读取非零的方式,就是读入的时候要先向io上写1,再读

真正的双向io是不需要任何预操作可直接读入读出的

准双向口做为输入时,通个一个施密特触如器和一个非门,用以干扰和滤波。

准双向口用作输入时,可对地接按键,如下图1,当然也可以去掉R1直接接按键,当按键闭合时,端口被拉至低电平,当按键松开时,端口被内部“极弱上

拉”晶体管拉至高电平。当端口作为输出时,不应对地外接LED如图形控制,这样端口的驱动能力很弱,LED只能发很微弱的光,如果要驱动LED,要采用图

3的方法,这样准双向口在输出为低时,可吸收20mA的电流,故能驱动LED。图4的方法也可以,不过LED不发光时,端口要吸收收很大电流。


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沙发
qiufengsd| | 2025-2-4 16:59 | 只看该作者
单片机的IO端口通常由一组引脚组成,每个引脚都可以独立地配置为输入或输出模式。这些引脚可以是数字的,也可以是模拟的,取决于单片机的设计。

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板凳
olivem55arlowe| | 2025-2-4 18:10 | 只看该作者
设定IO口方向寄存器为输出。
通过写入数据寄存器来控制输出口的状态(高电平或低电平)。
注意输出口输出的状态电平必须考虑其外部的连接情况。

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地板
mickit| | 2025-2-4 18:44 | 只看该作者
I/O端口有特定的输入电压阈值,通常分为高电平阈值和低电平阈值。只有当输入电压超过高电平阈值时,端口才认为是高电平;低于低电平阈值时,认为是低电平。

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5
lzmm| | 2025-2-4 19:18 | 只看该作者
通过设置特定的寄存器,可以将IO口配置为输入或输出模式。例如,在C语言中,可以通过设置DDRx寄存器的相应位来配置GPIO引脚为输入或输出模式

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6
benjaminka| | 2025-2-4 20:25 | 只看该作者
模拟IO接口用于处理连续变化的信号,如电压或电流。这些信号通常来自模拟传感器,如温度传感器或光线传感器。模拟IO接口需要通过模数转换器(ADC)将模拟信号转换为数字信号,以便单片机能够处理

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7
pentruman| | 2025-2-4 21:00 | 只看该作者
为了防止静电放电(ESD)或过电流损坏,许多单片机的IO端口都内置了保护电路。

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8
wwppd| | 2025-2-5 08:12 | 只看该作者
准双向口可以在输入和输出之间自动切换,不需要通过控制切换。其特点如下:

当输出为高电平时,驱动能力较弱。
当输出为低电平时,驱动能力较强。
内部有三个上拉晶体管:极弱上拉、弱上拉和强上拉。
3.2 开漏输出

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9
plsbackup| | 2025-2-5 08:45 | 只看该作者
可理解为漏极开路(OD 门,针对 MOS 管)或集电极开路(OC 门,针对三极管),输出低电平时 N-MOS 导通,IO 电平被拉低;输出高电平时 N-MOS 关闭,此时 IO 状态由外部决定,需要外接上拉电阻才能输出高电平,可实现线与功能。

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10
caigang13| | 2025-2-5 11:18 | 只看该作者
单片机的IO输入输出模式一般都是支持可配置的

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11
jtracy3| | 2025-2-5 12:56 | 只看该作者
引脚处于悬空状态,没有上拉或下拉电阻,其电平状态完全由外部信号决定。常用于需要读取外部高阻信号的场合,但容易受到干扰。

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12
backlugin| | 2025-2-5 13:57 | 只看该作者
单片机IO口是计算机硬件中用于输入和输出数据的端口或接口,它负责将计算机内部的数据转换为外部设备能够理解的信号,同时也将外部设备发送来的信号转换为计算机可以处理的数据。

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13
10299823| | 2025-2-5 17:37 | 只看该作者
增加了内部的上拉电阻,当没有外部信号驱动时,IO 口默认为高电平。适用于按键等输入场景,按键一端接 VCC,另一端接 IO 口,当按键按下时,IO 口电平被拉低。

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14
tabmone| | 2025-2-5 18:03 | 只看该作者
许多I/O端口可以复用为不同的功能,如定时器、串行通信接口、模拟输入等。

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15
loutin| | 2025-2-5 18:29 | 只看该作者
内部连接上拉电阻,当引脚没有外部信号输入时,引脚电平被拉高为高电平。当外部输入低电平时,引脚电平被拉低。常用于按键检测等应用,按键按下时引脚电平变为低电平。

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16
bestwell| | 2025-2-5 19:20 | 只看该作者
由两个 MOS 管构成,其 MOS 管的 G 级由输出控制,具有真正的输出高低电平能力,等同于 VCC 和 GND,使用时需要注意电流大小,防止灌 / 拉电流过大损坏 IO 口。适用于控制继电器、LED 灯等。

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17
jonas222| | 2025-2-5 20:22 | 只看该作者
单片机的某些 IO 引脚除了作为普通的输入输出引脚外,还可以复用为其他功能,如 UART、SPI、I2C 等通信接口的引脚。在复用功能模式下,引脚的功能由相应的外设模块控制。

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18
geraldbetty| | 2025-2-5 20:47 | 只看该作者
I/O端口的驱动能力决定了它能够驱动多少负载。驱动能力弱的端口可能无法直接驱动高电流负载。

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19
mnynt121| | 2025-2-5 22:06 | 只看该作者
电气特性包括工作电压范围、最大电流、输入阻抗、输出阻抗等,这些都会影响IO端口与外部设备的兼容性和可靠性。

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20
sanfuzi| | 2025-2-5 22:32 | 只看该作者
IO 引脚能够提供或吸收的电流大小。不同单片机的 IO 引脚驱动能力不同,在驱动负载时需要考虑负载的电流需求,避免因驱动能力不足导致负载无法正常工作。

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