對于嵌入式硬件這個龐大的知識體系而言，太多離散的知識點很容易疏漏，因此對于這些容易忘記甚至不明白的知識點做成一個梳理，供大家參考以及學習，本文主要針對推挽、開漏、高阻態、上拉電阻這些知識點的學習。

GPIO基礎

下圖截取的數據手冊圖，里面包含了GPIO的相關模式的介紹。

MCU輸出時會有兩種模式，一種叫做推挽模式，一種是開漏模式，對于一個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內部結構簡圖

如下圖所示，我們要關注的也就是mos管的開關狀態，枚舉一下會有四種情況，如下所示：

推挽的理解

當 Q1 PMOS 打開，Q2 NMOS 關閉，VCC給負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Q1 PMOS 關閉，Q2 NMOS打開時，負載所在的電路的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，應用的場景也有說明，如果還是不懂可以回去看看。

開漏的理解 驅動能力強

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外部電阻，上拉電阻。

第一個就是改變高電平的電壓，防止主控燒壞相關器件，例如在IIC中，我們想用主控控制一個芯片，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，同時最主要的就是需要外接一個上拉電阻了，用來將5V拉低成3.3V。

也就是NMOS關閉就是高阻態，高電平由外部提供，打開就是低電平。

第二個作用就是可以讓幾個GPIO同時控制芯片，但是推挽就會造成短路。

這里補充一下，I2C總線理論上可以連接127個設備（7位地址模式），2^7 （本質就是前7位是地址后一位是方向 ）減去一個設備0 就是127.

推挽和開漏的區別

上拉電阻，到底在拉什么？

上拉電阻應用的場景

上拉電阻都會伴隨著mos管的出現，其實就是工作在開漏模式下的GPIO口，

但是如果例如相關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，電阻小的話優點就是驅動能力強，電阻大的話漏電流小。

漏電流？驅動能力？是什么？

漏電流就是mos管打開時，會形成通路，如果這個電阻是1K的話，那這邊的漏電流就有5mA了，這個電流是白白浪費的，而且還會產生熱量。因此阻值當然是越大越好，但是驅動能力會弱。。

何為驅動能力？

也就是低電平向高電平的電平轉換的過程，雖然你看到的是一個瞬間的上升沿，但是其實刻度調大之后，低電平到高電平并不是瞬間完成的，也就是之前章節說到的爬升過程了。。也要結合相關芯片負載的硬件選型了，否則會有失真的情況了。

-- END --

免責聲明：本文轉自網絡，版權歸原作者所有，如涉及作品版權問題，請及時與我們聯系，謝謝！