I/O口

为什么单片机的I/O口需要驱动呢？这个问题需要从I/O口的电气特性上进行解释。

单片机应用系统中，常有用单片机的I/O口来实现自关机（彻底关机）的功能。一般用单片机的一个I/O口控制一个电子开关来实现，因单片机关电后，失去电源，所以在关机时，实现关机的IO口的电平必须用低电平。

I/O口是单片机与外界联系的通道。它可对各类外部信号(开关量、模拟量、频率信一号)进行检测、判断、处理，并可控制各类外部设备。单片机通过I/O口感知外界的存在，而外界也通过I/O口感知单片机的存在。

通用 I/O 引脚可视为最简单的外设。这些 I/O 引脚允许 dsPIC33/PIC24 单片机监视和控制其他器件。为了增加器件的灵活性和功能性，一些引脚会被其他功能复用。这些功能取决于器件上所具有的外设功能。一般来说，当某个外设正在工作时，其相应的引脚就不能用作通用 I/O 引脚。

端口的主和从内核输出功能由器件特定的配置寄存器 FCFGPRA0 至 FCFGPRE0 定义。当这些配置位保持为 “1”时，引脚的所有权 （仅输出功能）属于主内核；当这些位保持为 “0”时，引脚的所有权属于从内核。 I/O 的输入功能对主和从内核均有效。配置寄存器 FCFGPRA0 至FCFGPRE0 对输入功能没有任何控制权。

单片机应用系统中，常有用单片机的I/O口来实现自关机（彻底关机）的功能。一般用单片机的一个I/O口控制一个电子开关来实现，因单片机关电后，失去电源，所以在关机时，实现关机的IO口的电平必须用低电平。

但在这里有一个矛盾，就是在电子开关关闭电源时，因有电源滤波电容的存在，单片机系统的电压不是立即变为0，而是慢慢变低，当电压低到一定电压时，单片机 将进入复位状态、或程序跑飞状态、或不确定状态，此时单片机控制关电的I/O口也可能变回高电平，将使电子开关重新开通。

<strong>解决方法：</strong>

一般单片机最低工作电压要比正常工作的电压低一些，我们就用这个差别来设计关机电路，就是让电子开关的开通电压必须大于单片机的最低工作压，这样在单片机正常工作时，此控制电压较高，能维持电子开关的正常导通，而当单片机在关电过程中因低压而产生的I/O口的高电平，因电压较低，不足以维持电子开关的导通， 从而实现彻底的关电。

<strong>双向IO口的输出：互补推挽</strong>

在51单片机的P0口工作在普通IO口模式下，为准双向IO口。而工作在第二功能状态下时，则为标准的双向IO口。由于双向IO口的输出，要求能输出高低电平，通常会采用互补推挽电路。

在第二功能状态下，51单片机P0口采用的是互补推挽的输出方式。何为互补推挽呢？下面是它的等效电路图。
<center><img src="http://mcu.eetrend.com/files/2017-08/wen_zhang_/100007314-23523-1.jpg&q…; alt="51单片机I/O口的讲解"></center>
当P0第二功能作为输出时，K1和K2两个开关轮流打开。K2闭合K1打开，就会输出高电平，并且其驱动能力很大，因为电子开关的阻值小（不像上拉电阻的值那么大）。反之K2打开，K1闭合，就会输出低电平。

浮空,顾名思义就是浮在空中,上面用绳子一拉就上去了,下面用绳子一拉就沉下去了.

开漏,就等于输出口接了个NPN三极管,并且只接了e,b. c极 是开路的,你可以接一个电阻到3.3V,也可以接一个电阻到5V,这样,在输出1的时候,就可以是5V电压,也可以是3.3V电压了.但是不接电阻上拉的时候,这个输出高就不能实现了.

推挽,就是有推有拉,任何时候IO口的电平都是确定的,不需要外接上拉或者下拉电阻.

（1）GPIO_Mode_AIN 模拟输入
（2）GPIO_Mode_IN_FLOATING 浮空输入
（3）GPIO_Mode_IPD 下拉输入
（4）GPIO_Mode_IPU 上拉输入
（5）GPIO_Mode_Out_OD 开漏输出
（6）GPIO_Mode_Out_PP 推挽输出
（7）GPIO_Mode_AF_OD 复用开漏输出
（8）GPIO_Mode_AF_PP 复用推挽输出

在做总线通信过程中，我们很少会用到这样方法，一般在我们选择MCU的时候都会带有你所需要的通信接口。但是，对于一些简单的通信应该用的场合，一 般在一些传感器的数据通信过程中，传感器厂商会将通信协议做一些改变，这些通信协议也没有一个标准的协议规定。以至于传感器的兼容性很差，甚至有时候找不 到能够与其通信的MCU，这个时候有一种方法就是用I/O口来模拟通信总线（由于I/O速度的限制一般只适用于低速的通信总线）的时序。之前，用I2C通信做一个温湿度测量的工程，本篇文章就以一个例子来看看如何用I/O口对总线时序进行模拟。

我们平时计算机常用的RS232/485工作在异步工作状态时是有严格的数据时钟限制，也就是我们所说的波特率，通信的两个设备有相同的波特率才能正确的通信。对于同步通信一般没有严格的时间限制，总线通过高低电平来分辨数据是"0"还是"1"，有两个关键的时刻：上升沿，下降沿。它 是用过上升沿和下降沿的时刻来读写数据的，也就是说这样的话通信频率不是固定的，因为通信的设备"数"的是上升沿和下降沿的数目，然后读写数据线上的数 据。笔者做过实验，将I2C通信的频率降到了10Hz左右，这样用示波器能够很好的捕捉到每一个时钟，通信的结果也是正确的。

好了，直接来看案例吧。