STC15W408AS單片機(jī)GPIO口介紹及其工作模式

一、GPIO口介紹

STC15W408AS單片機(jī)有14個(gè)I/O口。其所有I/O口均可由軟件配置成4種類型。4種類型分別為：準(zhǔn)雙向口/弱上拉(標(biāo)準(zhǔn)8051輸出模式)、推挽輸出/強(qiáng)上拉、高阻輸入(電流既不能流入也不能流出)或開漏輸出功能。每個(gè)口由2個(gè)控制寄存器中的相應(yīng)位控制每個(gè)引腳工作類型。STC15系列單片機(jī)的I/O口上電復(fù)位后為準(zhǔn)雙向口/弱上拉(傳統(tǒng)8051的I/O口)模式。每個(gè)I/O口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)到20mA，但40-pin及40-pin以上單片機(jī)的整個(gè)芯片最大不要超過(guò)120mA，20-pin以上及32-pin以下(包括32-pin)單片機(jī)的整個(gè)芯片最大不要超過(guò)90mA。

P3口類似。

注意:

雖然每個(gè)I/O口在弱上拉(準(zhǔn)雙向口)/強(qiáng)推挽輸出/開漏模式 是要加限流電阻,如1K，560Ω，472Ω等),在強(qiáng)推挽輸出時(shí)能輸出20mA的拉電流(也要加限流電阻),但整個(gè)芯片的工作電流推薦不要超過(guò)90m A， 即從MCU-VCC的電流建議不要超過(guò)90mA，從MCU-Gnd流出電流建議不要超過(guò)90mA，整體流入/流出電流都不要超過(guò)90mA。

二、GPIO工作模式

2.1 準(zhǔn)雙向口(弱上拉)輸出配置

準(zhǔn)雙向口(弱上拉)輸出類型可用作輸出和輸入功能而不需重新配置端口 為當(dāng)端口輸出為1時(shí)驅(qū)動(dòng)能力很弱，允許外部裝置將其拉低。當(dāng)引腳輸出為低時(shí)，它的驅(qū)動(dòng)能力很強(qiáng)，可吸收相當(dāng)大的電流。準(zhǔn)雙向口有3個(gè)上拉晶體管適應(yīng)不同的需要。

在3個(gè)上拉晶體管中，有1個(gè)上拉晶體管稱為"弱上拉"，當(dāng)端口 為1時(shí)打開。此上拉提供基本驅(qū)動(dòng)電流使準(zhǔn)雙向口輸出為1。如果一個(gè)引腳輸出為1而由外部裝置下拉到低時(shí)，弱上拉關(guān)閉而"極弱上拉"維持開狀態(tài)，為了把這個(gè)引腳強(qiáng)拉為低，外部裝置必須有足夠的灌電流能力使引腳上的電壓降到門檻電壓以下。對(duì)于5V單片機(jī)，"弱上拉"晶體管的電流約250uA；對(duì)于3.3V單片機(jī)，"弱上拉"晶體管的電流約150uA。

第2個(gè)上拉晶體管，稱為"極弱上拉"，當(dāng)端口鎖存為1時(shí)打開。當(dāng)引腳懸空時(shí)，這個(gè)極弱的上拉源產(chǎn)生很弱的上拉電流將引腳上拉為高電平。對(duì)于5V單片機(jī)，"極弱上拉"晶體管的電流約18uA；對(duì)于3.3V單片機(jī)，"極弱上拉"晶體管的電流約5uA。

第3個(gè)上拉晶體管稱為"強(qiáng)上拉"。當(dāng)端口鎖存器由0到1跳變時(shí)，這個(gè)上拉用來(lái)加快準(zhǔn)雙向口由邏輯0到邏輯1轉(zhuǎn)換。當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，強(qiáng)上拉打開約2個(gè)時(shí)鐘以使引腳能夠迅速地上

拉到高電平。

準(zhǔn)雙向口(弱上拉) 輸入如圖示：

2.2 強(qiáng)推挽輸出配置

強(qiáng)推挽輸出配置的下拉結(jié)構(gòu)與開漏輸出以及準(zhǔn)雙向口的下拉結(jié)構(gòu)相同，但當(dāng)鎖存器為1時(shí)

提供持續(xù)的強(qiáng)上拉。推挽模式一般用于需要更大驅(qū)動(dòng)電流的情況。

強(qiáng)推挽引腳配置如圖所示：

2.3 高阻輸入(電流既不能輸入也不能輸出)配置

高阻輸入口配置如下圖所示：

輸入口帶有一個(gè)施密特觸發(fā)輸入以及一個(gè)干擾抑制電路。

2.4 開漏輸出配置(若外加上拉電阻，也可讀外部狀態(tài)或輸出高電平)

開漏模式既可讀外部狀態(tài)也可對(duì)外輸出(高電平或低電平)。如要正確讀取外部狀態(tài)或需要對(duì)外輸出高電平，需外加上拉電阻。

當(dāng)端口鎖存器為0時(shí)，開漏輸出關(guān)閉所有上拉晶體管。當(dāng)作為一個(gè)邏輯輸出高電平配置方式必須有外部上拉，一般通過(guò)電阻外接到Vcc。如果外部有上拉電阻，開漏的I/O口還可讀外部狀態(tài)，即此時(shí)被配置為開漏模式的I/O口還可作為輸入I/O口。這種方式的下拉與準(zhǔn)雙向口相同。輸出端口配置如下圖所示。

開漏端口帶有一個(gè)施密特觸發(fā)輸入以及一個(gè)干擾抑制電路。