简单介绍开关量GPIO设计

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General Purpose Input Output (通用输入/输出)简称为GPIO,或总线扩展器,人们利用工业标准I2C、SMBus或SPI接口简化了I/O口的扩展。当微控制器或芯片组没有足够的I/O端口,或当系统需要采用远端串行通信或控制时,GPIO产品能够提供额外的控制和监视功能。GPIO作为常用个开关量控制信号,广泛应用于工业领域的数据采集和驱动控制。当GPIO配置为DI和DO时,干节点与湿节点设计规范是否一致呢?GPIO配置为DI采集时,隔离方案是选择继电器隔离还是光耦隔离呢?

 
1、什么叫DI/DO
  
DI: 数字量输入,把生产过程中的数字信号转换成计算机易于识别的“0”和“1”信号状态。
  
DO:数字量输出,把计算机输出的微弱数字信号转换成能对生产过程中控制的“0”和“1”信号状态。
  
2、DI/DO的干湿节点介绍
  
干接点的定义:无源开关,具有闭合和断开的2种状态,2个接点之间没有极性,可以互换;
  
常见的干节点:有限位开关、行程开关、旋转开关、温度开关、各种按键以及各种传感器的输出等。
  
湿接点的定义是:有源开关;具有有电和无电的2种状态;2个接点之间有极性,不能反接。
  
常见的湿节点有:NPN三极管的集电极输出和VCC、达林顿管的集电极输出和VCC、红外反射传感器和对射传感器的输出等。
  
3、DI/DO驱动阻抗设计
  
此处以NXP i.MX 6UL为例,常规对于GPIO作为输出接口时,OVDD电压为1.8V或3.3V,若GPIO设计为DO时需要注意哪些事项呢?
  
此处以DO为示例,Rpu/Rpd和Ztl构成一个分压器,定义入射波相对于OVDD的特定电压,输出驱动阻抗是从这个分压器计算出来的。
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                                                                            图1 分压器等效电路
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                                                                图2 基于1.8V的驱动阻抗表
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