對(duì)于嵌入式硬件這個(gè)龐大的知識(shí)體系而言，太多離散的知識(shí)點(diǎn)很容易疏漏，因此對(duì)于這些容易忘記甚至不明白的知識(shí)點(diǎn)做成一個(gè)梳理，供大家參考以及學(xué)習(xí)，本文主要針對(duì)推挽、開漏、高阻態(tài)、上拉電阻這些知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)。

GPIO基礎(chǔ)

下圖截取的數(shù)據(jù)手冊(cè)圖，里面包含了GPIO的相關(guān)模式的介紹。

MCU輸出時(shí)會(huì)有兩種模式，一種叫做推挽模式，一種是開漏模式，對(duì)于一個(gè)GPIO要么不就是輸出高電平不就是輸出低電平嗎，為什么還要有這兩種模式，答案在后文。

GPIIO內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖

如下圖所示，我們要關(guān)注的也就是mos管的開關(guān)狀態(tài)，枚舉一下會(huì)有四種情況，如下所示：

推挽的理解

當(dāng) Q1 PMOS 打開，Q2 NMOS 關(guān)閉，VCC給負(fù)載所在電路的給這顆 NMOS 的柵極供電，也就是推電流出去，輸出高電平，當(dāng)Q1 PMOS 關(guān)閉，Q2 NMOS打開時(shí)，負(fù)載所在的電路的NMOS柵極放電，也就是挽電流回來，這里用的是 NMOS 也就是在此專欄的硬件篇專門講過為什么是NMOS，應(yīng)用的場(chǎng)景也有說明，如果還是不懂可以回去看看。

開漏的理解 驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)

開漏模式下不加外部上拉電阻的話如下圖所示，這種情況是不能接受的。

因此我們需要加一個(gè)外部電阻，上拉電阻。

第一個(gè)就是改變高電平的電壓，防止主控?zé)龎南嚓P(guān)器件，例如在IIC中，我們想用主控控制一個(gè)芯片，但是主控輸出的高電平為5V， 芯片引腳只支持3.3V輸入 ，因此會(huì)造成芯片給燒毀等一系列不確定因素的問題了，因此我們就要使用開漏模式了，同時(shí)最主要的就是需要外接一個(gè)上拉電阻了，用來將5V拉低成3.3V。

也就是NMOS關(guān)閉就是高阻態(tài)，高電平由外部提供，打開就是低電平。

第二個(gè)作用就是可以讓幾個(gè)GPIO同時(shí)控制芯片，但是推挽就會(huì)造成短路。

這里補(bǔ)充一下，I2C總線理論上可以連接127個(gè)設(shè)備（7位地址模式），2^7 （本質(zhì)就是前7位是地址后一位是方向 ）減去一個(gè)設(shè)備0 就是127.

推挽和開漏的區(qū)別

上拉電阻，到底在拉什么？

上拉電阻應(yīng)用的場(chǎng)景

上拉電阻都會(huì)伴隨著mos管的出現(xiàn)，其實(shí)就是工作在開漏模式下的GPIO口，

但是如果例如相關(guān)外部芯片集成上拉電阻，我們就不用外部加了，如下圖所示：

上拉電阻如何取值？

絕大部分上拉電阻都是 1K-100K 之間，電阻小的話優(yōu)點(diǎn)就是驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，電阻大的話漏電流小。

漏電流？驅(qū)動(dòng)能力？是什么？

漏電流就是mos管打開時(shí)，會(huì)形成通路，如果這個(gè)電阻是1K的話，那這邊的漏電流就有5mA了，這個(gè)電流是白白浪費(fèi)的，而且還會(huì)產(chǎn)生熱量。因此阻值當(dāng)然是越大越好，但是驅(qū)動(dòng)能力會(huì)弱。。

何為驅(qū)動(dòng)能力？

也就是低電平向高電平的電平轉(zhuǎn)換的過程，雖然你看到的是一個(gè)瞬間的上升沿，但是其實(shí)刻度調(diào)大之后，低電平到高電平并不是瞬間完成的，也就是之前章節(jié)說到的爬升過程了。。也要結(jié)合相關(guān)芯片負(fù)載的硬件選型了，否則會(huì)有失真的情況了。

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