物联网嵌入式技术之物理端口

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o0龙龙0o 发表于 2021/06/15 22:14:07 2021/06/15
【摘要】 简述嵌入式IO的基本原理。

今天和大家分享个物联网嵌入式的端口知识,我们常见的物联网芯片如STM32L431或是TI-MSP430或是GD、东芝等芯片,都是TTL电路的接口,这些接口有哪些特征呢?他们如何和传感器芯片、通信芯片进行匹配传输信号的呢?今天就来说说这个TTL如何进行输入输出的操作。

1、IO口工作模式,常见IO有输入和输出,这些输入输出又可以发分为下面几类

模式 输入 输出

输入浮空 开漏输出

输入上拉 推挽输出

输入下拉

推挽复用输出


模拟输入 开漏复用输出

这些模式带来了不同的输入输出效果,也有着特殊的电路结构。

2、接口特点:IO口内部有这个一套复杂的切换电路来切换这些工作模式,电路IO拓扑如下图

①浮空输入模式:电流的流向如下拓扑图:

IO信号通过引脚输入到施密特触发器,经过时钟捕捉单元,信号锁存在输入信号寄存器中,被MCU获取到状态

②上拉、下拉模式

在该模式下,通过内部上拉下拉电阻保证了当信号不稳定时的状态,通过上拉下拉电阻稳定非输入状态。

③模拟输入模式

该模式,IO口会直接和内部AD进行连接,通过将外部电压信号转成对应的数字信号,获得当前IO的电压值。

④输出模式:

输出时通过MCU吸入到IO位基础其,再通过写操作将信号通过时钟写入到输出寄存器,最终通过输出短的MOS管进行信号放大输出。

这里往往是一对PMOS和NMOS,当推挽输出时,PMOS和NMOS通入相反的信号,共同进行输出功率,当开漏模式时,PMOS关断不输出功率,由外部电源进行功率输出。

最后说明复用功能,因为IO不能简单是实现UART、I2C等复杂的硬件端口,需要硬件通讯组件完成,所以需要将IO映射到UART、I2C、SPI这样的通讯模块上用于实现这个组件功能,这个过程就是复用,有些IO会被复用成输入,有些则是输出。

3、应用

在使用IO时应要注意需要使用的模式,外部器件的连接方式,切不可以使用错误,不然MCU中不会得到对应的信号。

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