AVR单片机IO口结构和上拉和下拉电阻的作用

　　五、AVR单片机IO口(千呼万唤始出来)

　　端口引脚配置

　　DDxn PORTxn PUD (in SFIOR) I/O 上拉电阻 说明

　　0 0 X 输入 No 高阻态 (Hi-Z)

　　0 1 0 输入Yes 被外部电路拉低时将输出电流

　　0 1 1 输入 No 高阻态(Hi-Z)

　　1 0 X 输出 No 输出低电平 ( 漏电流)

　　1 1 X 输出 No 输出高电平 ( 源电流)

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　　输入状态：

　　一、上拉输入状态：

　　1、在IO口线悬空时读入PINxn的值为1，状态稳定

　　2、在IO口线外接输入信号时读入PINxn的值随外部信号高低电平变化而变化

　　二、高阻输入状态：

　　1、在IO口线悬空时读入PINxn的值为0，且极易受到干挠，状态很不稳定

　　2、外接上拉电阻，在IO口线外接输入信号时读入PINxn的值随外部信号高低电平变化而变化(等同于内接上拉电阻)

　　输出状态：

　　在输出状态下，PORTxn=0则输出为低电平，PORTxn=1则输出为高电平

　　1、输出低电平，IO口线悬空时读入PINxn的值为0

　　2、输出低电平，IO口线连接VCC或强上拉(指上拉阻值很小，相当于直接连接VCC，能提供足够的上拉电流)时读入PINxn的值为1

　　3、输出高电平，IO口线悬空时读入PINxn的值为1

　　4、输出高电平，IO口线连接GND或强下拉(指下拉阻值很小，相当于直接连接GND，能吸收足够的下拉电流)时读入PINxn的值为0

　　由于无论如何配置DDRxn，我们都可以读取PINxn值，综上所述，我们在读取PINxn的值时，要想获得正确且稳定的值，

　　应该选择在内部上拉输入或高阻输入且外部上拉这两种方式中进行。当然在选择内部上拉输入且外部也上拉的方式也是

　　可以的，只是内部和外部都加上拉(重复上拉)没有什么意义。

　　还有一点就是我们在读取软件赋予的电平时，读PINxn值之前，要插入一个NOP。

　　也就是说在IO口输出逻辑电平之后再读入这个输出的值中间应插入一个NOP。

　　AVR的真正双向IO结构就复杂多了，单是控制端口的寄存器也有4个

　　PORTx.DDRx,PINx,SFIOR(PUD位)，不过功能也强劲多了

　　作为通用数字I/O 使用时，所有AVR I/O 端口都具有真正的读- 修改- 写功能。

　　这意味着用SBI 或CBI 指令改变某些管脚的方向( 或者是端口电平、禁止/ 使能上拉电阻) 时不会无意地改变其他管脚的方向( 或者是端口电平、禁止/ 使能上拉电阻)。

　　输出缓冲器具有对称的驱动能力，可以输出或吸收大电流，直接驱动LED。

　　所有的端口引脚都具有与电压无关的上拉电阻。

　　并有保护二极管与VCC 和地相连。

　　* (很多数字器件都有保护二极管，在低功耗应用时要考虑保护二极管的电流倒灌的影响)

　　每个端口都有三个I/O 存储器地址:

　　数据寄存器 –PORTx

　　数据方向寄存器–DDRx

　　端口输入引脚 –PINx。

　　数据寄存器PORTx和数据方向寄存器DDRx为读/ 写寄存器，而端口输入引脚PINx为只读寄存器。

　　但是需要特别注意的是，对PINx 寄存器某一位写入逻辑"1“ 将造成数据寄存器相应位的数据发生"0“ 与“1“ 的交替变化。

　　当寄存器MCUCR 的上拉禁止位PUD置位时所有端口引脚的上拉电阻都被禁止。

　　在( 高阻态) 三态({DDxn, PORTxn} = 0b00) 输出高电平({DDxn, PORTxn} = 0b11) 两种状态之间进行切换时，

　　上拉电阻使能({DDxn, PORTxn} = 0b01) 或输出低电平({DDxn,PORTxn} = 0b10) 这两种模式必然会有一个发生。

　　通常，上拉电阻使能是完全可以接受的，因为高阻环境不在意是强高电平输出还是上拉输出。

　　如果使用情况不是这样子，可以通过置位SFIOR 寄存器的PUD 来禁止所有端口的上拉电阻。

　　在上拉输入和输出低电平之间切换也有同样的问题。

　　用户必须选择高阻态({DDxn,PORTxn} = 0b00) 或输出高电平({DDxn, PORTxn} = 0b10) 作为中间步骤。