彙編MCS 51IO口內部結構

2021-10-10 06:59:56 字數 2814 閱讀 6122

上了課感覺也有必要加深理論知識。所以我想從數電的角度去分析幾種io口模式。

通過對51的學習再對映到對其他晶元的認識,加深自己對io口配置的理解。

1.p0口

①上電後所有埠預設輸出高電平。

②p0口做普通i/o口時,必須外接上拉電阻。

③51的所有io口都是準雙向io口。

④讀操作時,先向鎖存器寫1,截斷v2。

p0埠由鎖存器、輸入緩衝器、切換開關、乙個與非門、乙個與門及場效電晶體驅動電路構成。

有一定的數電基礎可以分析得到:當vgs大於一定值,場效電晶體導通。

先分析內部結構:

1.輸入緩衝器:

在p0口中,有兩個三態的緩衝器。

三態門有三個狀態,即在其的輸出端可以是高電平、低電平,同時還有一種就是高阻狀態(或稱為禁止狀態)。

讀取d鎖存器輸出端q的資料,那就得使讀鎖存器的這個緩衝器的三態控制端(上圖中標號為『讀鎖存器』端)有效。下面乙個是讀引腳的緩衝器,要讀取p0.x引腳上的資料,也要使標號為『讀引腳』的這個三態緩衝器的控制端有效,引腳上的資料才會傳輸到我們微控制器的內部資料匯流排上。

2.d鎖存器:

來乙個cp訊號,跟隨d訊號。數電學過,就不細講了。

3.多路開關:

p0口的輸出是由兩個mos管組成的推拉式結構,也就是說,這兩個mos管一次只能導通乙個

,當v1導通時,v2就截止,當v2導通時,v1截止。

p0口功能:

1.通用io口匯流排

p0口用作i/o口線,其由資料匯流排向引腳輸出(即輸出狀態output)的工作過程:

當寫鎖存器訊號cp 有效,資料匯流排的訊號→鎖存器的輸入端d→鎖存器的反向輸出q非端→多路開關→v2管的柵極→v2的漏極到輸出端p0.x。

當多路開關的控制訊號為低電平0時,與門輸出為低電平,v1管是截止的,所以作為輸出口時,p0是漏極開路輸出。(漏極d)

當d給1的時候,q非為0,所以v2不會被導通,若外加乙個上拉電阻,則可以讓上拉電阻(較小)與下端的v2電阻(截斷電阻值無窮)進行分壓,相當於vcc全部加上到了p0.x上,實現輸出1。(類似於oc門,當驅動上接電流負載時,需要外接上拉電阻。)

當d給0的時候,q非為1,所以v2被導通,輸出管腳接地。(vcc與gnd邏輯線與,最後還是輸出0)

p0口用作i/o口線,其由資料引腳向匯流排輸入(即輸出狀態input)的工作過程:

1、讀引腳

讀晶元引腳上的資料,讀引腳數時,讀引腳緩衝器開啟(即三態緩衝器的控制端要有效),通過內部資料匯流排輸入,請看下圖(紅色簡頭)。

2.讀鎖存器

通過開啟讀鎖存器三態緩衝器讀取鎖存器輸出端q的狀態,請看下圖(紅色箭頭):

在輸入狀態下,從鎖存器和從引腳上讀來的訊號一般是一致的,但也有例外。

例如,當從內部匯流排輸出低電平後,鎖存器q=0,q非=1,場效電晶體t2開通,埠線呈低電平狀態。此時無論埠線上外接的訊號是低電乎還是高電平,從引腳讀入微控制器的訊號都是低電平,因而不能正確地讀入埠引腳上的訊號。

又如,當從內部匯流排輸出高電平後,鎖存器q=1,q非=0,場效電晶體t2截止。如外接引腳訊號為低電平,從引腳上讀入的訊號就與從鎖存器讀入的訊號不同。

所以,8051微控制器在對埠p0一p3的輸入操作上,有如下約定:為了能夠正確的由引腳輸入高電平,先向埠鎖存器寫1,讓兩個場效電晶體均截止,引腳處於懸浮狀態,從而獲得高阻抗輸入。否則會因為之前寫入的0使v2處於導通階段,始終鉗在低電平。

3.負載能力

輸出高電平(拉電流,引腳提供負載電流)

輸出低電平(灌入電流,引腳吸收負載電流)

灌入電流》拉電流,以89c52為例,差不多灌入電流就是10ma左右。

其他的p2,p3,p1口都是整合了上拉電阻的,所以說不需要外接。

、在stm32中選用怎樣選擇i/o模式?

浮空輸入_in_floating ——浮空輸入,可以做key識別,rx1

帶上拉輸入_ipu——io內部上拉電阻輸入

帶下拉輸入_ipd—— io內部下拉電阻輸入

模擬輸入_ain ——應用adc模擬輸入,或者低功耗下省電

開漏輸出_out_od ——io輸出0接gnd,io輸出1,懸空,需要外接上拉電阻,才能實現輸出高電平。當輸出為1時,io口的狀態由上拉電阻拉高電平,但由於是開漏輸出模式,這樣io口也就可以由外部電路改變為低電平或不變。可以讀io輸入電平變化,實現c51的io雙向功能

推挽輸出_out_pp ——io輸出0-接gnd, io輸出1 -接vcc,讀輸入值是未知的

復用功能的推挽輸出_af_pp ——片內外設功能(i2c的scl、sda)

復用功能的開漏輸出_af_od——片內外設功能(tx1、mosi、miso.sck.ss)

附上大佬32的io口總結

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