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MCU有哪些常见的I/O口?有什么区别?

2024-02-18 15:51
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提起微控制器(MCU),大家第一想到的是它有很多输入输出(I/O)端口,很难分辨,虽然作为嵌入式系统的核心,可以与外部设备或传感器进行通信,但由于I/O口的存在,导致很多人学习困难,所以本文将谈谈一些常见的I/O口类型及其区别。

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1. GPIO(通用输入输出)

GPIO是最常见的I/O口类型,它可以配置为输入或输出模式。作为输入时,它可以读取外部信号;作为输出时,它可以控制外部设备的电平。GPIO通常具有可编程的特性,如上拉/下拉电阻、中断触发方式等。

2. UART(通用异步收发传输器)

UART用于串行通信,通过TX(发送)和RX(接收)引脚与外部设备进行数据传输。它适用于低速通信,如与PC的串口通信、与传感器的数据传输等。

3. SPI(串行外设接口)

SPI是一种高速的、同步的串行通信协议,通常用于MCU与存储器、传感器等外设之间的通信。SPI接口包括至少四根线:MOSI(主输出从输入)、MISO(主输入从输出)、SCK(时钟)和CS(片选)。

4. I2C(总线)

I2C是一种双线串行总线,用于连接低速外设。它只需要两根线:SDA(数据线)和SCL(时钟线)。I2C总线可以挂接多个设备,通过地址识别不同的设备。

5. PWM(脉冲宽度调制)

PWM口用于生成脉冲宽度可调的信号,通常用于电机控制、LED亮度调节等场合。PWM口可以通过编程设置占空比,从而控制输出电压或电流的平均值。

6. ADC(模数转换器)

ADC口用于将模拟信号转换为数字信号,通常用于读取传感器输出的模拟量。不同的MCU可能具有不同数量的ADC通道和不同的分辨率。

7. DAC(数模转换器)

DAC口用于将数字信号转换为模拟信号,通常用于控制需要模拟输出的设备。与ADC类似,不同的MCU可能具有不同数量的DAC通道和不同的分辨率。

区别与操作

这些I/O口在功能和操作上各有特点。例如,GPIO是最灵活的I/O口,可以配置为多种模式;UART适用于低速串行通信;SPI和I2C适用于高速同步或低速串行通信,并可以挂接多个设备;PWM用于生成可调脉冲信号;ADC和DAC用于模拟信号与数字信号之间的转换。

在操作上,通常需要通过MCU的寄存器或库函数对I/O口进行配置和控制。例如,配置GPIO的输入输出模式、设置UART的波特率、配置SPI或I2C的设备地址和通信参数、设置PWM的占空比、读取或写入ADC/DAC的值等。

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