嵌入式系统/接口基础
拥有一个带有精美操作系统的嵌入式系统,固然不错。但是,如果嵌入式计算机无法与外界交互,它们就毫无价值。本节中的章节将讨论与嵌入式系统交互相关的一些考虑因素。
许多嵌入式系统将提供一系列输出引脚,用于向外部世界传输数据。这些引脚被组织成组,称为“端口”。端口通常(但不总是)由 2 的幂个引脚组成。例如,常见的端口可能包含 4 个引脚、8 个引脚、16 个引脚等。很少见端口只有少于 4 个引脚的情况(因为在这种情况下,它们可能不再被称作端口)。
在使用特定微控制器时,阅读数据手册非常重要,以便了解不同引脚可以承受多少电流。在讨论电流时,数据手册通常会提到两个词:吸收和输出。
- 吸收
- 吸收值是指可以安全地流入引脚(因此流入微控制器)的电流量。
- 输出
- 输出电流是指可以安全地从引脚中拉出的电流量。
如果超出给定引脚上的吸收电流或输出电流,可能会烧毁整个处理器,这意味着额外的费用和更多的时间。限制流入和流出引脚的电流量非常重要。
欧姆定律是电子学的基础之一,它将给定电路的电压和电流联系起来,如下所示
其中 v 是电压,i 是电流,r 是电路的电阻。这对于直流电来说是正确的,对于交流电来说,情况要复杂一些。让我们做一个直流电的例子。我们有一个微控制器,它的输出引脚可以输出 20mA(mA = 毫安),并且从 0V(逻辑“0”)到 +5V(逻辑“1”)。使用欧姆定律
请记住,电阻是满足要求的最小值,我们可以轻松地选择一个电阻值为 300 欧姆,甚至 1 千欧姆,如果这是我们唯一的选择。需要注意的是,二极管、晶体管和继电器电路(嵌入式系统中常用的)可以被认为具有 0 的有效电阻。因此,根据你想要实现的目标,评估吸收电流和输出电流限制以及电路预期吸收或输出的电流量非常重要。一个常见的例子是在 LED 上串联一个电阻,电阻限制了从微控制器中输出的电流量。这里电阻的选择将取决于所选 LED 和所需的亮度,更大的电阻(更小的电流流过)将使 LED 的输出变暗。