IIC為何使用開(kāi)漏輸出和上拉電阻-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2021-03-15
推挽輸出和開(kāi)漏輸出
推挽輸出:輸出邏輯0，則N-MOS激活；輸出邏輯1，則P-MOS激活。開(kāi)漏輸出:在不接上拉電阻時(shí),輸出邏輯0，則N-MOS激活；輸出邏輯1，P-MOS不會(huì )激活,不會(huì )輸出高電平。在接上拉電阻時(shí),輸出邏輯0，則N-MOS激活；輸出邏輯1，P-MOS激活,可以輸出高電平。
也就是說(shuō)開(kāi)漏輸出如果不接上拉電阻,沒(méi)有輸出高電平的能力。如果需要開(kāi)漏輸出有輸出高電平的能力需要接一個(gè)上拉電阻.目前很多單片機GPIO可以通過(guò)軟件配置上拉電阻。
左圖為開(kāi)漏輸出(接上拉電阻),右圖為推挽輸出
開(kāi)漏輸出的作用
防止短路:在一些情況下(比如總線(xiàn)),多個(gè)GPIO口可能會(huì )連接在同一根線(xiàn)上,存在某個(gè)GPIO輸出高電平,另一個(gè)GPIO輸出低電平的情況.如果使用推挽輸出,你會(huì )發(fā)現這個(gè)GPIO的VCC和另一個(gè)GPIO的GND接在了一起,也就是短路了(涼涼了).如果換成開(kāi)漏輸出呢?VCC和GND多了個(gè)電阻,這樣電路就是安全的.所以總線(xiàn)一般會(huì )使用開(kāi)漏輸出。
線(xiàn)與:開(kāi)漏輸出還能實(shí)現線(xiàn)與(自行百度),減少一個(gè)與門(mén),簡(jiǎn)化電路。
IIC為什么用開(kāi)漏輸出和上拉電阻
IIC協(xié)議支持多個(gè)主設備與多個(gè)從設備在一條總線(xiàn)上,如果不用開(kāi)漏輸出,而用推挽輸出,會(huì )出現主設備之間短路的情況。
至于為什么需要上拉電阻,那是因為IIC通信需要輸出高電平的能力.為了實(shí)現多個(gè)主設備搶占總線(xiàn)時(shí)的仲裁.IIC只有兩根線(xiàn)(SCL和SDA),怎么判斷哪個(gè)主設備占用總線(xiàn)(當然是先來(lái)后到了).假設主設備A需要啟動(dòng)IIC,他需要在SCL高電平時(shí),將SDA由高電平轉換為低電平作為啟動(dòng)信號.主設備A在把SDA拉高后,它需要再檢查一下SDA的電平。
為什么?因為線(xiàn)與.如果主設備A拉高SDA時(shí),已經(jīng)有其他主設備將SDA拉低了.由于1&0=0那么主設備A在檢查SDA電平時(shí),會(huì )發(fā)現不是高電平,而是低電平.說(shuō)明其他主設備搶占總線(xiàn)的時(shí)間比它早,主設備A只能放棄占用總線(xiàn).如果是高電平,則可以占用。
這就是開(kāi)漏輸出在IIC通信中的另一個(gè)作用。SDA是高電平,說(shuō)明主設備A可以占用總線(xiàn),然后主設備A將SDA拉低,開(kāi)始通信.SDA是低電平,說(shuō)明有人已經(jīng)捷足先登了,主設備A不能占用總線(xiàn),結束通信.因此,模擬IIC一定要將GPIO端口設置為開(kāi)漏輸出并加上上拉電阻.(硬件IIC會(huì )自動(dòng)配置為開(kāi)漏輸出)。
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