【GPIO学习】推挽输出模式详解

输出模式：

GPIO的输出缓冲区有一个PMOS和一个NMOS以及一个非门，输出GPIO的如下所示

当逻辑高电平的时候PMOS打开，NMOS关闭，此时VCC直接输出到引脚，此时可以形象的看成是在“推”，称为推相位，如下图所示：

 当逻辑低电平的时候PMOS关闭，NMOS打开，此时输出引脚直接连接到地，此时可以形象的看成是在“拉”，称为拉相位，如下图所示：

 1.推挽模式：

1.1 推挽特点

推挽模式是GPIO输出模式的默认状态。引脚可以使用PMOS晶体管或NMOS晶体管将信号“推”高或者“拉”低。低电平和高电平的时候GPIO都具备驱动能力。

这里有两个需要理解的名词，拉电流（SOURCING OUTPUT）以及 灌电流（SINKING OUTPUT）

拉电流：指代我们我们缓冲区产生的电流流到pin脚

灌电流：指代流入缓冲区地端的电流

GPIO的推挽模式：

高阻态：nmos关闭，pmos打开，拉电流

低阻态：nmos打开，pmos关闭，灌电流

1.2 推挽应用场景

推挽模式由于其直接输出高低电平的能力，非常适合用于需要确定性电平输出的场合。然而，需要注意的是，推挽模式的驱动能力有限，通常只适合驱动低功率的负载，如LED灯或小型继电器。对于高功率的负载，可能需要额外的驱动电路来提供所需的电流和电压。常用于：

1. 点亮LED灯：推挽输出模式可以用于直接控制LED灯的亮灭，因为它能够提供足够的电流来驱动LED
2. 驱动继电器：推挽模式可以输出足够的电压和电流来驱动继电器，从而控制较大功率的设备
3. 控制小型电机：对于小型直流电机，可以使用推挽模式来控制电机的启动和停止
4. 数字芯片控制：推挽模式可以直接控制一些数字芯片，例如ADC、DAC、触发器、锁存器、三极管控制引脚等
5. 通用数字输出：推挽模式适用于通用的数字输出场景，因为它可以输出确定的高低电平而不需要外部电路的辅助

 2. 开漏模式：

在这种配置中，没有PMOS晶体管，而NMOS晶体管的漏极保持在浮空状态。因此这种配置被称为开漏，此时漏极连接的pin脚状态不稳定。我们一般会在漏极上接一个上拉电阻

开漏模式的要点在于输出高电平的情况下，GPIO口不具备驱动能力，而且它的高电平依赖于外部的上拉电阻，因此具备灵活性，可以通过改变外部的上拉电路来实现不同电平的输出。

 如上面的内容可以得知，这种模式仅支持灌电流（电流流入缓冲区地）

2.1 开漏特点：

GPIO的开漏模式：

高阻态：nmos关闭，驱动能力依赖于上拉电阻

低阻态：nmos打开，驱动能力来自于GPIO，此时上来电阻不起作用

2.2 开漏的应用场景：

开漏模式由于其灵活性和对外部电路的依赖性，在需要与其他设备共享通信线或进行电平转换的场合中非常有用。设计者需要根据具体的应用需求来选择合适的上拉电阻和外部负载。

我们可以仅通过开漏来进行开关，通过选型不同的上拉电阻实现不同场景要求下的高电平

2.3 线与功能介绍（***）

1. 多个开漏输出连接：将多个开漏输出的GPIO引脚连接到同一条总线上，并且每个引脚都通过外部上拉电阻连接到高电平电源。
2. 高电平状态：当所有连接到总线上的GPIO引脚都输出高阻态时，由于外部上拉电阻的作用，总线上的电平为高。
3. 低电平状态：如果任何一个GPIO引脚输出低电平，电流将从总线流向地线，导致总线上的电平变为低。

总结：

以上内容仅作为知识分享，和自我总结，欢迎大家进行交流和指正

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作者：Gatsby2023