GPIO的八种输入输出模式

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以下图片摘自最后链接的视频,仅用于个人的学习记录。

输入:

         1.浮空输入:浮空输入是指当一个电路或器件的输入端口未连接任何信号源时,其输入端口处于一种“悬空”状态,即没有明确的电平值。

          2.上拉输入:“上拉输入”是指在数字电路中,将一个输入端口连接至高电平信号(通常为VCC)的电路拓扑。在这种情况下,当外部没有将该输入端口拉向地线时,其输入端口处于高电平状态。

          3.下拉输入:“下拉输入”是指在数字电路中,将一个输入端口连接至低电平信号(通常为地线)的电路拓扑。在这种情况下,当外部没有将该输入端口拉向高电平时,其输入端口处于低电平状态。

          4.模拟输入:模拟输入是指将连续的物理信号(如声音、光线等)转换为数字信号(即模拟信号),并将其送入数字电路中的一种操作。在数字电路中,模拟输入通常需要采用模数转换器(ADC)等外部元器件来实现。模拟输入在很多领域都有广泛的应用。例如,声音信号可以通过模拟输入的方式被转换为数字信号,并在数字电路中进行放大、滤波、编解码等处理后再输出到扬声器或耳机中;温度传感器可以将温度变化转换为模拟信号,再通过模数转换器将其转换为数字信号,用于监测恒温器等设备的温度变化。

 施密特触发器:

        STM32的GPIO施密特触发器(Schmitt Trigger)是一种用于消除GPIO输入端口上的噪声和抖动的电路。在某些情况下,当外部信号通过GPIO输入端口传输到芯片内部时,可能会受到电磁干扰或者机械振动等因素的影响,导致信号出现抖动或者误差。

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钳位保护电路:

        钳位保护电路(clamping circuit)是一种常见的保护电路,可以保护电路免受过压或过流等故障的影响。它通常用于处理输入信号或输出信号,以确保电路的正常工作。

钳位保护电路通常是由一个二极管和一个限流电阻(或电感)组成的。当输入信号超过某个阈值时,二极管就会开始导通,将多余的电压或电流通过限流电阻(或电感)转移到地线上,从而保护电路不受损伤。

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输出:

        1.推挽输出: 

                          推挽输出是一种数字电路输出模式,广泛应用于电子设备的输出接口中。在推挽输出模式下,一个输出端口可以同时驱动高电平和低电平,即既能输出高电平信号,也可以输出低电平信号。

                         推挽输出通常使用NPN型晶体管(或MOSFET)和PNP型晶体管(或MOSFET)组合而成的三极管(或场效应管)进行实现。当输出引脚需要输出高电平时,NPN型晶体管被打开,将输出端口拉向VCC;当输出引脚需要输出低电平时,PNP型晶体管被打开,将输出端口拉向GND。这样,输出端口就能够提供相对较大的输出电流,从而驱动连接的外部负载。通常情况下NPN型晶体管和PNP型晶体管中总有一个处于打开状态;当二者都关断时,处于高阻态;当二者都打卡时,会导致晶体管烧毁。

注意:推挽输出状态下,也可以读取IO口的电平状态。

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        2.开漏输出:

        开漏输出(open-drain output)是一种常见的数字电路输出模式,广泛应用于各种数字电路中。在开漏输出模式下,一个输出端口可以提供低电平信号,但无法提供高电平信号,而是需要外部电阻来完成高电平状态下的驱动。

开漏输出通常使用NPN型晶体管(或MOSFET)进行实现。当输出引脚需要输出低电平时,NPN型晶体管被打开,将输出端口拉向GND;当输出引脚需要输出高电平时,NPN型晶体管被关闭,输出端口处于开路状态,此时需要外部上拉电阻将输出端口拉向VCC。

       注意:开漏输出状态下,可以读取IO口的电平状态,配置为1,时,读取到的电平为外部上下拉电阻决定的电平状态;配置为1时,读取到的电平为外设的电平状态(此时可以不配置上下拉电阻),如下图。

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 开漏输出的应用:应用于匹配外设电压, 多个GPIO控制一个输出

 电压匹配:

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 多个GPIO控制一个输出:

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 //*****

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 3.复用开漏输出:    

        复用开漏输出(multiplexed open-drain output)是一种特殊的数字电路输出模式,它可以将多个信号通过同一个开漏输出端口进行输出,并且不会相互干扰。这种输出模式通常使用在一些需要多路控制的场合,例如LED灯控制、数码管显示等。

复用开漏输出通过使用多个输入引脚和一个开漏输出引脚来实现多路控制。每个输入引脚分别与一个NPN型晶体管(或MOSFET)并联,而所有的晶体管的另一端都与同一个开漏输出引脚连接。通过复用单个开漏输出引脚,可以实现多个信号的控制。

      应用于iic的线与。

 4.复用推挽输出:

        复用推挽输出(multiplexed push-pull output)是一种特殊的数字电路输出模式,它可以通过同一个推挽输出端口输出多个信号,并且不会相互干扰。这种输出模式通常使用在一些需要多路控制的场合,例如马达控制、音频放大器等。

复用推挽输出通过使用多个输入引脚和一个推挽输出引脚来实现多路控制。每个输入引脚分别与一个NPN型晶体管和一个PNP型晶体管并联,而所有的晶体管的另一端都与同一个推挽输出引脚连接。

       应用于USART、PWM等。

好的讲解视频:

推挽 开漏 高阻 这都是谁想出来的词??_哔哩哔哩_bilibili

第12讲 STM32F1 GPIO工作原理h_哔哩哔哩_bilibili

单片机怎么输出高电平!推挽输出和开漏输出最本质的区别?_哔哩哔哩_bilibili文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-688630.html

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