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IIC 开漏输出相关分析资料下载

消耗积分:3 | 格式:pdf | 大小:193.07KB | 2021-03-28

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IIC通信协议
 IIC协议正确, 但是一直读取失败

推挽输出和开漏输出

推挽输出:  输出逻辑0，则N-MOS激活； 输出逻辑1，则P-MOS激活。
开漏输出: 在不接上拉电阻时, 输出逻辑0，则N-MOS激活； 输出逻辑1，P-MOS不会激活, 不会输出高电平。 在接上拉电阻时, 输出逻辑0，则N-MOS激活； 输出逻辑1，P-MOS激活, 可以输出高电平。
也就是说开漏输出如果不接上拉电阻, 没有输出高电平的能力。
如果需要开漏输出有输出高电平的能力需要接一个上拉电阻. 目前很多单片机GPIO可以通过软件配置上拉电阻.

左图为开漏输出(接上拉电阻), 右图为推挽输出


开漏输出的作用


防止短路: 在一些情况下(比如总线), 多个GPIO口可能会连接在同一根线上, 存在某个GPIO输出高电平, 另一个GPIO输出低电平的情况. 如果使用推挽输出, 你会发现这个GPIO的VCC和另一个GPIO的GND接在了一起, 也就是短路了(凉凉了). 如果换成开漏输出呢? VCC和GND多了个电阻, 这样电路就是安全的.所以总线一般会使用开漏输出.

线与: 开漏输出还能实现 线与 (自行百度), 减少一个与门, 简化电路.


IIC为什么用开漏输出和上拉电阻

IIC协议支持多个主设备与多个从设备在一条总线上,  如果不用开漏输出, 而用推挽输出, 会出现主设备之间短路的情况. 
至于为什么需要上拉电阻, 那是因为IIC通信需要输出高电平的能力.
为了实现多个主设备抢占总线时的仲裁.IIC只有两根线(SCL和SDA), 怎么判断哪个主设备占用总线(当然是先来后到了). 
假设主设备A需要启动IIC, 他需要在SCL高电平时, 将SDA由高电平转换为低电平作为启动信号. 主设备A在把SDA拉高后, 它需要再检查一下SDA的电平。
为什么? 因为线与. 如果主设备A拉高SDA时, 已经有其他主设备将SDA拉低了. 由于 1 & 0 = 0 那么主设备A在检查SDA电平时, 会发现不是高电平, 而是低电平. 说明其他主设备抢占总线的时间比它早, 主设备A只能放弃占用总线. 如果是高电平, 则可以占用。

 这就是开漏输出在IIC通信中的另一个作用。
SDA是高电平, 说明主设备A可以占用总线, 然后主设备A将SDA拉低, 开始通信. SDA是低电平, 说明有人已经捷足先登了, 主设备A不能占用总线, 结束通信.
因此, 模拟IIC一定要将GPIO端口设置为开漏输出并加上上拉电阻.(硬件IIC会自动配置为开漏输出)。
(mbbeetchina)
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