c8051f020 I/O配置小結(jié)

c8051f020 I/O配置小結(jié)
020的每個(gè)I/O口引腳都可以被配置為推挽或漏極開(kāi)路輸出。同時(shí)引入了數(shù)字交叉開(kāi)關(guān)，允許將內(nèi)部數(shù)字系統(tǒng)資源映射到P0、P1、P2和P3的端口引腳。通過(guò)設(shè)置交叉開(kāi)關(guān)寄存器可將片內(nèi)的計(jì)數(shù)器/定時(shí)器、串行總線、硬件中斷、ADC轉(zhuǎn)換啟動(dòng)輸入、比較器輸出以及微控制器內(nèi)部的其他數(shù)字信號(hào)配置為出現(xiàn)在端口I/O引腳。必須在訪問(wèn)這些外設(shè)的I/O之前配置和允許交叉開(kāi)關(guān)。

注意的問(wèn)題：

1.低端口既能按位尋址，也可以按字節(jié)尋址；高端口只能按字節(jié)尋址。

2.沒(méi)有被分配到的引腳作為一般的數(shù)字通用I/O口。

3.P1口還可以用作ADC1的模擬輸入。

4.P0MDOUT~P3MDOUT用于控制I/O端口每一位的輸出狀態(tài)。

5.EMIF（外部存儲(chǔ)器接口）是用于CPU與片外XRAM之間的數(shù)據(jù)傳輸通道，通過(guò)寄存器EMI0CF和EMI0CN選擇和管理端口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。

6.為了能訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器空間，必須設(shè)置EMI0CN寄存器的內(nèi)容為片外存儲(chǔ)器的空間頁(yè)地址。

7.如果把外部存儲(chǔ)器接口（EMIF）設(shè)置在高端口則首先要把EMI0CF的PRTSEL位設(shè)置為1，選擇高端口，同時(shí)選擇地址的復(fù)用或非復(fù)用方式，在把XBR的外部寄存器的EMIFLE位設(shè)置為0。

8.復(fù)用方式配置：在復(fù)用方式下，數(shù)據(jù)總線和地址總線的第8位共用相同的引腳（AD0~AD7）。在該方式下，要用一個(gè)外部鎖存器（如74HC373或相同功能的鎖存器）保持RAM地址的低8位。外部鎖存器由ALE(地址鎖存使能)信號(hào)控制，ALE信號(hào)由外部存儲(chǔ)器接口邏輯驅(qū)動(dòng)。

9.在總線復(fù)用時(shí)，需要把地址數(shù)據(jù)復(fù)用端口配置為漏極開(kāi)路。

10.ALE高/低脈寬占1個(gè)SYSCLK周期，地址建立/保持時(shí)間占0個(gè)SYSCLK周期，/WR和/RD占12個(gè)SYSCLK周期，EMIF工作在地址/數(shù)據(jù)復(fù)用方式，即：EMI0CF |= 0x2c;EMI0TC |= 0x2c;配置EMIF的步驟是：先將EMIF選到低端口或高端口；然后選擇復(fù)用方式或非復(fù)用方式；再選擇存儲(chǔ)器的模式（只用片內(nèi)存儲(chǔ)器、不帶塊選擇的分片方式、帶塊選擇的分片方式或只用片外存儲(chǔ)器）；然后設(shè)置EMI0TC；最后通過(guò)寄存器PnMDOUT和P74OUT選擇所期望的相關(guān)端口的輸出方式。如：

void PORT_Init (void)
{
XBR2= 0x40;
P74OUT |= 0xff;
EMI0CF |= 0x2c;
EMI0TC |= 0x6c;
P3MDOUT |= 0xdf;

}

11.避免高端口處于“浮空”狀態(tài)，以避免因輸入浮空為無(wú)效邏輯電平而導(dǎo)致不必要的功率消耗，為此應(yīng)采取如下措施的任何一種：a.將XBR2.7位設(shè)置為邏輯0選擇弱上拉狀態(tài)

R/WR/WR/WR/WR/WR/WR/WR/W復(fù)位值
WEAKPUDXBARE-T4EXET4EUART1EEMIFLECNVSTE00000000
位7位6位5位4位3位2位1位0SFR地址

位7 WEAKPUD 弱上拉禁止位
0 弱上拉全局允許
1 弱上拉全局禁止
位6 XBARE 交叉開(kāi)關(guān)允許位
0 交叉開(kāi)關(guān)禁止端口0 1 2 和3 的所有引腳被強(qiáng)制為輸入方式
1 交叉開(kāi)關(guān)允許
位5 未用讀0 寫(xiě)=忽略
位4 T4EXE T4EX 輸入允許位
0 T4EX 不連到端口引腳
1 T4EX 連到端口引腳
位3 T4E T4 輸入允許位
0 T4 不連到端口引腳
1 T4 連到端口引腳
位2 UART1E UART1 I/O 允許位
0 UART1 I/O 不連到端口引腳
1 UART1 TX 和RX 連到兩個(gè)端口引腳
位1 EMIFLE 外部存儲(chǔ)器接口低端口允許位
0 P0.7 P0.6 和P0.5 的功能由交叉開(kāi)關(guān)或端口鎖存器決定
1 如果EMI0CF.4 = 0 外部存儲(chǔ)器接口為復(fù)用方式
則P0.7 (/WR) P0.6 (/RD)和P0.5 (/ALE)被交叉開(kāi)關(guān)跳過(guò)它們的輸出
狀態(tài)由端口鎖存器和外部存儲(chǔ)器接口決定
1 如果EMI0CF.4 = 1 外部存儲(chǔ)器接口為非復(fù)用方式
則P0.7 (/WR)和P0.6 (/RD)被交叉開(kāi)關(guān)跳過(guò)它們的輸出狀態(tài)由端口鎖
存器和外部存儲(chǔ)器接口決定
位0 CNVSTE 外部轉(zhuǎn)換啟動(dòng)輸入允許位
0 CNVSTR 不連到端口引腳
1 CNVSTR 連到端口引腳；

b.令P74OUT=0xFF，將高端口輸出方式配置為推拉方式(P74OUT為高端口輸出方式寄存器)；

c.向高端口數(shù)據(jù)寄存器P4、P5、P6和P7寫(xiě)0。

12.配置端口引腳的輸出方式
每個(gè)端口引腳的輸出方式都可被配置為漏極開(kāi)路或推挽方式。在推挽方式下向端口數(shù)據(jù)寄存器中的相應(yīng)位寫(xiě)邏輯0 將使端口引腳被驅(qū)動(dòng)到GND 寫(xiě)邏輯1 將使端口引腳被驅(qū)動(dòng)到VDD ，在漏極開(kāi)路方式下向端口數(shù)據(jù)寄存器中的相應(yīng)位寫(xiě)邏輯0 將使端口引腳被驅(qū)動(dòng)到GND 寫(xiě)邏輯1 將使端口引腳處于高阻狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)中不同器件的端口引腳有共享連接。即多個(gè)輸出連接到同一個(gè)物理線時(shí)（例如SMBus 連接中的SDA 信號(hào)），使用漏極開(kāi)路方式可以防止不同器件之間的沖突。（推挽方式在有些書(shū)中稱(chēng)為推拉方式）

轉(zhuǎn)載-關(guān)于開(kāi)漏、推挽方式2008-01-27 17:53漏級(jí)開(kāi)路即高阻狀態(tài)，適用于輸入/輸出，其可獨(dú)立輸入/輸出低電平和高阻狀態(tài)，若需要產(chǎn)生高電平，則需使用外部上拉電阻或使用如LCX245等電平轉(zhuǎn)換芯片。有些朋友，尤其是未學(xué)過(guò)此方面知識(shí)的朋友，在實(shí)際工作中將I/O口設(shè)置為漏開(kāi)，并想輸出高電平，但向口線上寫(xiě)1后對(duì)方并未認(rèn)出高電平，但用萬(wàn)用表測(cè)量引腳確有電壓，這種認(rèn)為是不對(duì)的，對(duì)于高阻狀態(tài)來(lái)說(shuō)，測(cè)量電壓是無(wú)意義的，正確的方法應(yīng)是外加上拉電阻，上拉電阻的阻值=上拉電壓/芯片引腳最大灌（拉）電流。
推挽方式可完全獨(dú)立產(chǎn)生高低電平，推挽方式為低阻，這樣，才能保證口線上不分走電壓或分走極小的電壓（可忽略），保證輸出與電源相同的高電平，推挽適用于輸出而不適用于輸入，因?yàn)槿魧?duì)推挽（低阻）加高電平后，I=U/R，I會(huì)很大，將造成口的燒毀。

對(duì)與C8051F的很多型號(hào)片子，將I/O口設(shè)置為推挽方式的做法為：PnMDOUT=0xff，Pn=0x00，這樣設(shè)置I/O口為推挽，并輸出低電平（可降低功耗）將I/O口設(shè)置為漏開(kāi)方式的做法為：PnMDOUT=0x00，Pn=0x11，這樣設(shè)置I/O口為漏開(kāi)。

如果學(xué)過(guò)三極管放大電路一定知道，前置單管放大器和功放末級(jí)放大電路的區(qū)別。單片機(jī)內(nèi)部的邏輯經(jīng)過(guò)內(nèi)部的邏輯運(yùn)算后需要輸出到外面，外面的器件可能需要較大的電流才能推動(dòng)，因此在單片機(jī)的輸出端口必須有一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路。

這種驅(qū)動(dòng)電路有兩種形式:

其中的一種是采用一只N型三極管（npn或n溝道），以npn三極管為例，就是e接地，b接內(nèi)部的邏輯運(yùn)算，c引出，b受內(nèi)部驅(qū)動(dòng)可以控制三極管是否導(dǎo)通但如果三極管的c極一直懸空，盡管b極上發(fā)生高低變化，c極上也不會(huì)有高低變化，因此在這種條件下必須在外部提供一個(gè)電阻，電阻的一端接c(引出腳）另一端接電源，這樣當(dāng)三極管的b有高電壓是三極管導(dǎo)通，c電壓為低，當(dāng)b為低電壓時(shí)三極管不通，c極在電阻的拉動(dòng)下為高電壓，這種驅(qū)動(dòng)電路有個(gè)特點(diǎn)：低電壓是三極管驅(qū)動(dòng)的，高電壓是電阻驅(qū)動(dòng)的（上下不對(duì)稱(chēng)），三極管導(dǎo)通時(shí)的ec內(nèi)阻很小，因此可以提供很大的電流，可以直接驅(qū)動(dòng)led甚至繼電器，但電阻的驅(qū)動(dòng)是有限的，最大高電平輸出電流=(vcc-Vh)/r；

另一種是互補(bǔ)推挽輸出，采用2只晶體管，一只在上一只在下，上面的一只是n型，下面為p型（以三極管為例），兩只管子的連接為：npn（上）的c連vcc，pnp（下）的c接地，兩只管子的ee,bb相連，其中ee作為輸出（引出腳），bb接內(nèi)部邏輯，這個(gè)電路通常用于功率放大點(diǎn)路的末級(jí)（音響），當(dāng)bb接高電壓時(shí)npn管導(dǎo)通輸出高電壓，由于三極管的ec電阻很小，因此輸出的高電壓有很強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，當(dāng)bb接低電壓時(shí)npn截至，pnp導(dǎo)通，由于三極管的ec電阻很小因此輸出的低電壓有很強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，簡(jiǎn)單的例子，9013導(dǎo)通時(shí)ec電阻不到10歐，以Vh=2.5v，vcc=5v計(jì)算，高電平輸出電流最大=250MA，短路電流500ma，這個(gè)計(jì)算同時(shí)告訴我們采用推挽輸出時(shí)一定要小心千萬(wàn)不要出現(xiàn)外部電路短路的可能，否則肯定燒毀芯片，特別是外部驅(qū)動(dòng)三極管時(shí)別忘了在三極管的基極加限流電阻。推挽輸出電路的形式很多，有些單片機(jī)上下都采用n型管，但內(nèi)部邏輯提供互補(bǔ)輸出，以上的說(shuō)明僅僅為了說(shuō)明推挽的原理，為了更深的理解可以參考功率放大電路。

‍推挽方式可完全獨(dú)立產(chǎn)生高低電平，推挽方式為低阻，這樣，才能保證口線上不分走電壓或分走極小的電壓（可忽略），保證輸出與電源相同的高電平，推挽適用于輸出而不適用于輸入，因?yàn)槿魧?duì)推挽（低阻）加高電平后，I=U/R，I會(huì)很大，將造成口的燒毀。

對(duì)與C8051F的很多型號(hào)片子，將I/O口設(shè)置為推挽方式的做法為：PnMDOUT=0xff，Pn=0x00，這樣設(shè)置I/O口為推挽，并輸出低電平（可降低功耗）將I/O口設(shè)置為漏開(kāi)方式的做法為：PnMDOUT=0x00，Pn=0x11，這樣設(shè)置I/O口為漏開(kāi)。

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推挽輸出0的時(shí)候和開(kāi)漏特性一樣,就是1的時(shí)候可以當(dāng)作直接接VCC.
推挽輸出的驅(qū)動(dòng)能力相當(dāng)強(qiáng),因?yàn)檩敵?就等于接到了VCC.而同時(shí)推挽輸出的IO也需要注意不要直接接到地,否則一旦輸出1,就等于VCC通過(guò)內(nèi)部的場(chǎng)效應(yīng)管直接到地了,這時(shí)候IO端發(fā)熱就很大,時(shí)間長(zhǎng)就就拜拜了.
你看到DX32實(shí)驗(yàn)板上,按鍵部分都是串了個(gè)300歐才到地的,就是為了避免IO誤操作,使這些輸入變成推挽輸出1而做的保護(hù).
以此為設(shè)計(jì)依據(jù),一般情況下,所有的IO都盡量避免直接到地,即使這個(gè)IO你是打算用來(lái)做輸入的.