【单片机学习笔记】了解单片机IO端口的种类

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【单片机IO端口进化史–8031 8051 增强51 STM32发展史系列–洋桃电子大百科P025】 https://www.bilibili.com/video/BV16x4y1z72t/?share_source=copy_web&vd_source=4f4d06bdb25b6941bd1e1ab03df2c9f8

这位UP主洋桃电子讲的很详细，推荐观看

I、单片机IO端口模式发展时间线及目录

8031 无ROM时期：

1、标准双向输入IO端口

8051 FLASH时期：

1、标准双向输入IO端口

2、开漏输出模式

3、推挽输出模式

4、浮空输入模式（又称开路模式、高阻输入模式）

ARM 32位时期：

1、上拉输入模式

2、下拉输入模式

3、悬空输入模式

4、模拟输入模式（实际上基于悬空模式进行了优化）

5、开漏输出模式

6、推挽输出模式

7、开漏复用输出模式

8、推挽复用输出模式

II、各种模式的原理图（内部结构）

PS:这部分的原理图只描述实现对应模式的必要(核心)部分，实际使用单片机的电路不一定完全相同

1、标准双向输入输出IO端口

备注：

设为输入模式时，MOS管保持截止（断开），输出电路部分不发挥作用；

设为输出模式时，通过控制MOS管的导通/截止来输出低/高电平

由于上拉电阻阻值一般较大，作为输出时提供电流较小，接LED灯时需要改用灌电流的方式保证LED正常发亮

2、开漏输出模式（开放MOS管漏极的输出模式）

备注：

图中的选择开关是简化后的示意图，实际有更复杂的结构；处于开漏模式时，仅输出电路的“开关”闭合，使用对应MOS管进行输出控制，其他电路均可忽视不看

开漏模式的意义：交出输出电压值的控制权。单片机内部的电源输出（一般只有5V）无法满足某些需要更高电压驱动的负载，因此在端口处接上电压更高的外接电源（上拉电阻），使用输出电路的MOS管导通时，外接电源接地，输出低电平，MOS管截止时，外接电源不接地，输出高电平，这种通过开放MOS管漏极的输出模式被称为开漏输出。

3、推挽输出模式（两个MOS管一推一挽）

备注：

上下两个MOS管参与控制，其他电路忽视不看

输出高电平时，上MOS导通下MOS截止

输出低电平时，上MOS截止下MOS导通

缺点很明显，输出是固定的电压值（单片机电源电压值），所以诞生了开漏模式

4、浮空输入

备注：一般用于模拟量的输入

5、上拉输入模式

备注：

用于在不确定输入信号的高低状态时，将输入默认为高电平

6、下拉输入模式

备注：

用于在不确定输入信号的高低状态时，将输入默认为低电平

7、复用模式

备注：

在输入/输出电路旁并联相关的功能电路

示例：

图为在标准双向输入输出IO端口的输入电流旁并联了串口的接收功能电路

总结：

各种不同的输入输出模式都是为了实现某些功能而设置的，记住种类繁多的模式和知道如何使用这些模式的关键是了解这些模式是为了实现什么功能而诞生的

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作者：year599168784