AVR單片機IO口結構和上拉和下拉電阻的作用

　　五、AVR單片機IO口(千呼萬喚始出來)

　　端口引腳配置

　　DDxn PORTxn PUD (in SFIOR) I/O 上拉電阻 說明

　　0 0 X 輸入 No 高阻態 (Hi-Z)

　　0 1 0 輸入Yes 被外部電路拉低時將輸出電流

　　0 1 1 輸入 No 高阻態(Hi-Z)

　　1 0 X 輸出 No 輸出低電平 ( 漏電流)

　　1 1 X 輸出 No 輸出高電平 ( 源電流)

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　　輸入狀態：

　　一、上拉輸入狀態：

　　1、在IO口線懸空時讀入PINxn的值為1，狀態穩定

　　2、在IO口線外接輸入信號時讀入PINxn的值隨外部信號高低電平變化而變化

　　二、高阻輸入狀態：

　　1、在IO口線懸空時讀入PINxn的值為0，且極易受到干撓，狀態很不穩定

　　2、外接上拉電阻，在IO口線外接輸入信號時讀入PINxn的值隨外部信號高低電平變化而變化(等同于內接上拉電阻)

　　輸出狀態：

　　在輸出狀態下，PORTxn=0則輸出為低電平，PORTxn=1則輸出為高電平

　　1、輸出低電平，IO口線懸空時讀入PINxn的值為0

　　2、輸出低電平，IO口線連接VCC或強上拉(指上拉阻值很小，相當于直接連接VCC，能提供足夠的上拉電流)時讀入PINxn的值為1

　　3、輸出高電平，IO口線懸空時讀入PINxn的值為1

　　4、輸出高電平，IO口線連接GND或強下拉(指下拉阻值很小，相當于直接連接GND，能吸收足夠的下拉電流)時讀入PINxn的值為0

　　由于無論如何配置DDRxn，我們都可以讀取PINxn值，綜上所述，我們在讀取PINxn的值時，要想獲得正確且穩定的值，

　　應該選擇在內部上拉輸入或高阻輸入且外部上拉這兩種方式中進行。當然在選擇內部上拉輸入且外部也上拉的方式也是

　　可以的，只是內部和外部都加上拉(重復上拉)沒有什么意義。

　　還有一點就是我們在讀取軟件賦予的電平時，讀PINxn值之前，要插入一個NOP。

　　也就是說在IO口輸出邏輯電平之后再讀入這個輸出的值中間應插入一個NOP。

　　AVR的真正雙向IO結構就復雜多了，單是控制端口的寄存器也有4個

　　PORTx.DDRx,PINx,SFIOR(PUD位)，不過功能也強勁多了

　　作為通用數字I/O 使用時，所有AVR I/O 端口都具有真正的讀- 修改- 寫功能。

　　這意味著用SBI 或CBI 指令改變某些管腳的方向( 或者是端口電平、禁止/ 使能上拉電阻) 時不會無意地改變其他管腳的方向( 或者是端口電平、禁止/ 使能上拉電阻)。

　　輸出緩沖器具有對稱的驅動能力，可以輸出或吸收大電流，直接驅動LED。

　　所有的端口引腳都具有與電壓無關的上拉電阻。

　　并有保護二極管與VCC 和地相連。

　　* (很多數字器件都有保護二極管，在低功耗應用時要考慮保護二極管的電流倒灌的影響)

　　每個端口都有三個I/O 存儲器地址:

　　數據寄存器 –PORTx

　　數據方向寄存器–DDRx

　　端口輸入引腳 –PINx。

　　數據寄存器PORTx和數據方向寄存器DDRx為讀/ 寫寄存器，而端口輸入引腳PINx為只讀寄存器。

　　但是需要特別注意的是，對PINx 寄存器某一位寫入邏輯"1“ 將造成數據寄存器相應位的數據發生"0“ 與“1“ 的交替變化。

　　當寄存器MCUCR 的上拉禁止位PUD置位時所有端口引腳的上拉電阻都被禁止。

　　在( 高阻態) 三態({DDxn, PORTxn} = 0b00) 輸出高電平({DDxn, PORTxn} = 0b11) 兩種狀態之間進行切換時，

　　上拉電阻使能({DDxn, PORTxn} = 0b01) 或輸出低電平({DDxn,PORTxn} = 0b10) 這兩種模式必然會有一個發生。

　　通常，上拉電阻使能是完全可以接受的，因為高阻環境不在意是強高電平輸出還是上拉輸出。

　　如果使用情況不是這樣子，可以通過置位SFIOR 寄存器的PUD 來禁止所有端口的上拉電阻。

　　在上拉輸入和輸出低電平之間切換也有同樣的問題。

　　用戶必須選擇高阻態({DDxn,PORTxn} = 0b00) 或輸出高電平({DDxn, PORTxn} = 0b10) 作為中間步驟。