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LPC900 单片机可靠性设计之 I/O 口配置
摘要:介绍 LPC900 单片机的 I/O 口配置方式,同时给出如何配置 I/O 口模式来提高 LPC900 单片机可
靠性的规则。
引言
LPC900 单片机是一个基于 80C51 内核的高速、低功耗的 Flash 单片机,具有可编程 I/O 口输出模式,
除了有标准 80C51 的准双向口模式外,另外还有开漏输出、推挽输出和仅为输入 3 种模式。
过去使用标准 80C51 的开发工程师不会去考虑 I/O 口的模式问题,因为只有准双向口一种模式,没有
其它模式可选择的,因而很多人在使用 LPC900 单片机时忽略或轻视了 I/O 口模式配置问题,造成了对
LPC900 单片机的抗干扰能力和可靠性的怀疑。
其实只要正确配置 I/O 口模式,抗干扰能力和可靠性方面将会显著提高,具体的规则会在下文中叙述。
1 LPC900 单片机 I/O 口配置
除了 3 个口(P1.2、P1.3 和 P1.5)以外,LPC900 其它所有的 I/O 口均可由软件配置成 4 种输出类型
之一,如表 1 所列。四种输出类型分别为:准双向口(标准 80C51 输出模式),推挽,开漏输出或仅为输入
功能。每个口配置 2 个控制寄存器控制每个管脚输出类型。
P1.2(SCL/T0)和P1.3(SDA/INT0)只能配置为输入口或开漏口。
P1.5(RST)只能作为输入口,无法进行配置。
表1 口输出方式设定
PxM1.y PxM2.y 口输出模式
0 0 准双向口
0 1 推挽
1 0 仅为输入(高阻)
1 1 开漏
1.1 准双向口输出配置
准双向口输出类型可用作输出和输入功能而不需重新配置口线输出状态。这是因为当口线输出为逻辑
高电平时驱动能力很弱,允许外部装置将其拉低。当管脚输出为低时,它的驱动能力很强,可吸收相当大
的电流。准双向口有三个上拉晶体管,可适应不同的需要。
在3个上拉晶体管中,有一个“极弱上拉”,当口线锁存为逻辑“1”时打开,当引脚悬空时,这个极
弱的上拉源产生很弱的上拉电流将引脚上拉为高电平。
第2个上拉晶体管称为“弱”上拉,当口寄存器为1且管脚本身也为1时打开。此上拉提供拉电流使准双
向口输出为‘1’。如果一个管脚输出为‘1’而由外部装置下拉到低时,弱上拉关闭而“极弱上拉”维持
开状态,为了把这个管脚强拉为低,外部装置必须有足够的灌电流能力使管脚上的电压降到门槛电压以下。
第3个上拉晶体管称为“强上拉”。当口线锁存器由0到1跳变时,这个上拉用来加快准双向口由逻辑0
到逻辑1的转换。当发生这种情况时,强上拉打开约2个机器周期以使管脚能够迅速上拉到高电平。
准双向口输出如图1所示。
LPC900单片机为3V器件,但大部分管脚可承受5V电压。在准双向口模式中,如果用户在管脚加上5V电
压,将会有电流从管脚流向VDD,这将导致额外的功率消耗。因此,建议不要在准双向口模式中向管脚施加
5V电压。
准双向口带有一个施密特触发输入以及一个干扰抑制电路。