STC15单片机I/O口的四种模式

所有I/O口可由软件设置成4种工作模式之一。

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准双向口

准双向口输出类型可作为输出和输入功能而不需要配置端口的输出状态，这是因为当端口输出为1时驱动能力很弱，允许外部装置将其拉低，当引脚输出为低时，它的驱动能力很强，可吸收想当大的电流。
准双向口读外部状态前，要先锁存为1，才能读到外部正确的状态。

IAP15W4K58单片机准双向模式I/O电路结构

双向口与准双向口的区别主要是：准双向口I/O口操作时做数据输入时需要对其置1,否则若前一位为低电平，后一位输入的电平为高则MOS管拉不起来导致出错。而双向口则不需要做此动作，因为双向口有悬浮态。
准双向口就是做输入用的时候要有向锁存器写1的这个准备动作，所以叫准双向口。
真正的双向口不需要任何预操作可直接读入读出。
1：准双向一般只能用于数字输入输出，输入时为弱上拉状态（约50K上拉），端口只有两种状态：高或低。
2：双向除用于数字输入输出外还可用于模拟输入输出，模拟输入时端口通过方向控制设置成为高阻输入状态。双向端口有三种状态：高、低或高阻。
3：初始状态和复位状态下准双向口为1,双向口为高阻状态.有带些比较器的单片机,比较器的输入端只能做在双向口,不能做在准双向口.所以软件设计的第一步就是对 I/O 口的设置。

推挽输出

强推挽输出配置的下拉结构与开漏输出以及准双向口的下拉结构相同，但当锁存器为1时提供持续的强上拉。推挽模式一般用于需要更大驱动电流的情况。

推挽输出的结构是由两个三极管或者MOS管受到互补信号的控制，两个管子始终保持一个处于截止，另一个处于导通的状态。如图所示。

推挽输出的最大特点是可以真正能真正的输出高电平和低电平，在两种电平下都具有驱动能力。

所谓的驱动能力，就是指输出电流的能力。对于驱动大负载（即负载内阻越小，负载越大）时，例如IO输出为5V，驱动的负载内阻为10ohm，于是根据欧姆定律可以正常情况下负载上的电流为0.5A（推算出功率为2.5W）。显然一般的IO不可能有这么大的驱动能力，也就是没有办法输出这么大的电流。于是造成的结果就是输出电压会被拉下来，达不到标称的5V。

当然如果只是数字信号的传递，下一级的输入阻抗理论上最好是高阻，也就是只需要传电压，基本没有电流，也就没有功率，于是就不需要很大的驱动能力。

对于推挽输出，输出高、低电平时电流的流向如图 所示。所以相比于后面介绍的开漏输出，输出高电平时的驱动能力强很多。

但推挽输出的一个缺点是，如果当两个推挽输出结构相连在一起，一个输出高电平，即上面的MOS导通，下面的MOS闭合时；同时另一个输出低电平，即上面的MOS闭合，下面的MOS导通时。电流会从第一个引脚的VCC通过上端MOS再经过第二个引脚的下端MOS直接流向GND。整个通路上电阻很小，会发生短路，进而可能造成端口的损害。这也是为什么推挽输出不能实现" 线与"的原因。

高阻输入

输入口带有一个施密特触发输入以及一个干扰抑制电路。

高阻输入时无论高低电平都很小（一般几个微安量级）。高阻输入用于作输入脚，基本没有电流流入。

开漏（若外加上拉电阻，也可读）

当端口锁存器为0时，开漏输出关闭所有上拉晶体管。当做一个逻辑输出时。这种配置方式必须有外部上拉，一般通过电阻外接到VCC。如果外部有上拉电阻，开漏的I/O口还可以作为输入I/O口。这种方式的下拉与准双向口相同。

常说的与推挽输出相对的就是开漏输出，对于开漏输出和推挽输出的区别最普遍的说法就是开漏输出无法真正输出高电平，即高电平时没有驱动能力，需要借助外部上拉电阻完成对外驱动。

当MOS管闭合时，开漏输出电路输出高电平，且连接着负载时，电流流向是从外部电源，流经上来电阻RPU，流进负载，最后进入GND。

开漏输出的这一特性一个明显的优势就是可以很方便的调节输出的电平，因为输出电平完全由上拉电阻连接的电源电平决定。所以在需要进行电平转换的地方，非常适合使用开漏输出。
开漏输出的这一特性另一个好处在于可以实现"线与"功能，所谓的"线与"指的是多个信号线直接连接在一起，只有当所有信号全部为高电平时，合在一起的总线为高电平；只要有任意一个或者多个信号为低电平，则总线为低电平。而推挽输出就不行，如果高电平和低电平连在一起，会出现电流倒灌，损坏器件。