一文看懂GPIO電路圖以及上拉電阻的作用

時間：2020-07-20 16:22:28

關(guān)鍵字： GPIO 上拉電阻電路圖

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[導(dǎo)讀]GPIO口的定義： GPIO口，通用輸入輸出，這個大家都知道，但是輸入，輸出的電路是什么樣的，其實(shí)并不用太關(guān)心，只需配置寄存器即可，但是還是要摸一摸，為了方便理解，引入了單片機(jī)的IO口原理圖來說明(道理是一樣的)。認(rèn)識電路：一、普通IO口如上圖所示(紅

GPIO口的定義：

GPIO口，通用輸入輸出，這個大家都知道，但是輸入，輸出的電路是什么樣的，其實(shí)并不用太關(guān)心，只需配置寄存器即可，但是還是要摸一摸，為了方便理解，引入了單片機(jī)的IO口原理圖來說明(道理是一樣的)。

認(rèn)識電路：

一、普通IO口

如上圖所示(紅色框是板子內(nèi)部)

1、基級(②位置)為低電平時，PNP導(dǎo)通,此時單片機(jī)IO口輸出的是低電平，當(dāng)基級(②位置)為高電平時，PNP導(dǎo)通，此時單片機(jī)IO口輸出的是高電平。

2、這里注意，④位置上是一個上拉電阻，這里設(shè)置上拉電阻的考慮因素是這樣的，假設(shè)我要在這個單片機(jī)IO口輸出一個電流來驅(qū)動小燈發(fā)亮，①的位置電阻一般有20k左右，發(fā)出的電流250uA，基本上忽略不計，加上一個上拉電阻后，總電流 = ①位置電流 + ④位置電流(①與④構(gòu)成并聯(lián)電路)。

3、為什么不設(shè)置讓，①的位置電阻R小一點(diǎn),這樣電流大一點(diǎn)，就不需要上拉電阻了呢？因?yàn)閱纹瑱C(jī)是控制單元，設(shè)計時最好把強(qiáng)電流設(shè)計到外圍電路里，如果設(shè)計到單片機(jī)內(nèi)部，會燒壞板子。

這里體現(xiàn)出上拉電阻的其中一個作用--->加大電流，加強(qiáng)了驅(qū)動的能力

二、強(qiáng)推挽輸出:

意思就是說能輸入輸出大電流,前面已經(jīng)說了單片機(jī)內(nèi)部最好不要設(shè)計大的電流,所以這個功能的IO要少用

1、內(nèi)部總線輸入高電平, 上面的NPN導(dǎo)通，則IO口輸出大電流(因?yàn)樯厦娴娜龢O管VCC電源下面沒有接上拉電阻, I = VCC/電阻+NPN內(nèi)部電阻)，所以IO出口的地方一般接一個電阻限流內(nèi)部總線輸如低電平, 下面的NPN導(dǎo)通，則此時如果IO口外面接一個VCC(不帶上拉電阻)，就會有大電流灌輸進(jìn)來。

這里體現(xiàn)了上拉電阻的另一個作用--->限流

三、開漏級OC門：

什么叫IO口的開漏狀態(tài)，如上圖所示如果內(nèi)線是高電平，則NPN的基級是低電平，此時NPN不導(dǎo)通，那么IO口此時相當(dāng)于是懸浮在空氣中的，所以無法確定它的狀態(tài)(不知道是低電平還是高電平)，那么這個狀態(tài)就是開漏狀態(tài)，所以此時要向外圍電路輸出一個高電平是不可能的，如果想輸出一個高電平，則必須在NPN的集電極上面來一個上拉電阻。

這時又體現(xiàn)出上拉的一個作用：就是將不確定的信號通過一個電阻嵌位(保持)在一個高電平上，下拉同理。

這里對于OC門還有一個應(yīng)用，可以控制高電位的電路，如果外圍電路需要大的電壓，則可以用OC門加上拉電阻來完成這個功能，如下圖所示, 當(dāng)內(nèi)部總線為高電平，則NPN截止，最右邊加一個12v的上拉電阻，使得電位鉗在12v供外圍電路使用。

-END-