物联网嵌入式技术之物理端口

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

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。