关于8051单片机I/O端口的双向与准双向的分析

关于8051单片机I/O端口双向与准双向的分析

C51的说明书上说：

”Because Ports 1, 2, and 3 have fixed internal pullups, they are sometimes called quasi-bidirectional ports. When 

 configured as inputs, they pull high and source current (IIL) when externally pulled low. Port 0, on the other hand, is 

 considered truly bidirectional, because it floats when configured as an input. "

 翻译是：因为P1、2、3有固定的内部上拉电阻，所以有时称它们为准双向口。当用做输入时被拉高，低则要靠外部电路拉低。而P0则是真双向口，因为作为输入时它是悬浮的。

P0口：双向8位三态I/O口

{

地址/数据线：MUX打向上面，数据信号直接从引脚输入缓冲器进入内部总线

I/o口：MUX打向下面，与D锁存器的负Q相连；

输出口：必须接上拉电阻才能有高电平输出

输入口：读引脚和读端口两种。

}

P1口：准双向8位I/O口

{

输出口：外接电路无需再接上拉电阻

输入口：需先向锁存器写入1，使驱动电路FET截止

}

P2口：准双向8位I/O口

{

I/O：多路开关导向Q端

地址线（功能唯一）：没有数据线，准双向口

}

P3口：准双向8位I/O口

{

通用I/O;

第二功能：输入输出信号引脚

		P3口的第二种功能定义如下：
		P3.0 RXD（串行数据输入口）
		P3.1 TXD（串行数据输出口）
		P3.2 INT0(外部中断0）          
		P3.3 INT1(外部中断1）
		P3.4 T0（定时器/计数器0外部输入） 
		P3.5 T1（定时器/计数器1外部输入）
		P3.6 WR（外部数据存储器写脉冲）
		P3.7 RD（外部数据存储器读脉冲）
		对于8052，P1口的两个引脚也有第二种功能：
		P1.0 T2（定时/计数器2外部输入）     
		P1.1 T2EX（定时/计数器2捕捉/重装入触发）
	应注意，只有相应端口某一位所对应的锁存器为1时，才允许第二种功能有效，否则该位将始终为0。

}

这里特别要主要准双向与双向三态I/O的区别：

P1口，P2口，P3口是3个8位准双向的I/O口，各口线在片内均有固定的上拉电阻，当这三个准双向I/O口作输入口使用时，要向该口先写1，另外准双向I/O口无高阻的“浮空”状态。

而双向口P0口线内无固定上拉电阻，由两个MOS管串接，既可开漏输出，又可处于高阻的“浮空”状态，故称为双向三态I/O口。

“准”就是“基本上的意思”，也就是“准双向口”不是正真的双向口。

P0口是双向指的是它被用作地址／数据端口时，只有在这个时候，P0口才处于两个开关管推挽状态，当两个开关管都关闭时，才会出现高阻状态．当P0口用于一般I/O口时，内部接Vcc的那个开关管是与引脚（端口）脱离联系的，这个时候，只有拉地的那个开关管其作用，P0口作为输出，是必须外接上拉电阻的，不然就无法输出高电平；

如果P0口作为输入，则必须先对端口写１，使拉地的开关管断开，这个时候，如果不接上拉电阻，则是高阻状态，就是一个双向口，如果接上拉电阻，则本身输出高电平，对输入信号的逻辑无影响（注意是对逻辑无影响，对实际参数有无影响我不确定，但是我认为是有的）．

　　双向与准双向，根本原则是双向包含了高阻这个状态，而不在于是否需要先写１或者不写，P1~P3口因为有内部上拉电阻，因此无论如何不是双向；P０口内部无上拉电阻，在处于数据／地址功能时，自动完成３态的转换，是双向，处于一般I/O口时，如果不接外部上拉，而且先向端口写了１，那么就处于高阻状态，此时，它也是一个人为的双向口，这与它处于地址／数据功能时的自动双向有区别，以及与P1~P3处于输入时输出锁存器为1是有区别的跟I2C总线上那种漏极开路或者集电极开路结构差不多. 通过上拉电阻(或者下拉电阻)来提供一种电平的驱动.

　　当作为输入使用时,就将开关断开,这样就只剩下上拉(或者下拉)电阻,因而阻抗比较高，可以由其它设备驱动该IO口。准双向口在做为输入使用时,实际上还是一种输出状态.只是该输出状态的内阻比较大而已. 而真正的双向IO口，有方向控制寄存器,作为输入使用时输出部分被断开.

　　双向口与准双向口的区别为双向口有高阻态,输入为真正的外部信号,准双向口内部有上拉,故高电平为内部给出不是真正的外部信号!软件做处理时都要先向口写“1”！

　　P0口为真正的双向口，其余为准双向口！

　　说明一点：51的基础是8031，8031的I/O口只有P1口！

　　而P0及P2口为外扩存储器，P3为多功能口！

　　51后来增加了其余口的I/O口功能！

　　P0内部无上拉（开漏输出），外加NMOS电路需接上拉！

　　输入为高阻悬浮态！

　　P0的驱动能力是单个其余口的两倍！