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微控制器引脚配置详解
微控制器的引脚与外界连接,内部驱动电路可以配置引脚,以连接数字或模拟电路。正确配置引脚是设计嵌入式系统的关键。常见配置类型及应用如下。
引脚在IC内部的高阻态配置,能消除对所连接电路的影响。高阻态引脚即“悬空”,如果不受外部电路(上拉/下拉)驱动,其电压难以预测。
上拉/下拉电阻用于设置“悬空”引脚的电平(逻辑0或逻辑1)。上拉电阻连接到电源,将“悬空”引脚拉高;下拉电阻连接到GND,将“悬空”引脚拉低。
线是将两个输出连接,或将多个输出连接在一起。
推挽输出是最常见配置。它通过IC内部的晶体管控制,实现驱动高电平或低电平。晶体管分推(向负载输出电流)与挽(从负载吸收电流)两种状态。
开漏输出仅能驱动引脚与GND连接(逻辑0)。当NMOS晶体管导通,输出引脚与GND连接;截至时,引脚变为高阻抗状态。
推挽输出不支持“线与”,适用于单线单向传输(SPI、UART)。推挽输出的连续驱动性能更好,斜率性能更佳。
开漏输出支持“线与”,适用于单线双向传输(I2C、One-Wire)。开漏输出使用上拉电阻时,功耗更高,但总线能被任何设备控制至低电平。
综上,推挽输出适合单线单向通信,开漏输出适合双向单线通信。推挽输出无上拉电阻功耗更低,但斜率性能更强;开漏输出使用上拉电阻功耗较高,但易于实现双向通信。