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开关量GPIO规划攻略

GPIO作为常用个开关量控制信号,广泛应用于工业领域的数据采集和驱动控制。当GPIO配置为DI和DO时,干节点与湿节点设计规范是否一致呢?GPIO配置为DI采集时,隔离方案是选择继电器隔离还是光耦

  GPIO作为常用个开关量操控信号,广泛使用于工业范畴的数据收集和驱动操控。当GPIO装备为DI和DO时,干节点与湿节点规划规范是否共同呢?GPIO装备为DI收集时,阻隔计划是挑选继电器阻隔仍是光耦阻隔呢?

  1、什么叫DI/DO

  DI: 数字量输入,把出产过程中的数字信号转化成计算机易于辨认的“0”和“1”信号状况。

  DO:数字量输出,把计算机输出的弱小数字信号转化成能对出产过程中操控的“0”和“1”信号状况。

  2、DI/DO的干湿节点介绍

  干接点的界说:无源开关,具有闭合和断开的2种状况,2个接点之间没有极性,能够交换;

  常见的干节点:有限位开关、行程开关、旋转开关、温度开关、各种按键以及各种传感器的输出等。

  湿接点的界说是:有源开关;具有有电和无电的2种状况;2个接点之间有极性,不能反接。

  常见的湿节点有:NPN三极管的集电极输出和VCC、达林顿管的集电极输出和VCC、红外反射传感器和对射传感器的输出等。

  3、DI/DO驱动阻抗规划

  此处以NXP i.MX 6UL为例,惯例关于GPIO作为输出接口时,OVDD电压为1.8V或3.3V,若GPIO规划为DO时需求留意哪些事项呢?

  此处以DO为示例,Rpu/Rpd和Ztl构成一个分压器,界说入射波相关于OVDD的特定电压,输出驱动阻抗是从这个分压器计算出来的。

  图1 分压器等效电路

  图2 根据1.8V的驱动阻抗表

  图3 根据3.3V的驱动阻抗表

4、规划阻隔DI/DO的主张计划

  在工业场合对DI/DO的规划都要考虑到阻隔,在阻隔中比较常用的是光耦阻隔。

  图4为光耦阻隔数字量干节点电路,其间的DIx、GIx衔接到触点开关的两头,当开关闭合时,光耦输入回路二极管导通,输出回路光电接收管导通,输入端GPIx为低电平;当开关断开时,光耦输入回路二极管截止,输出回路光电接收管截止,输入GPIx被电阻上拉为高电平。

  图4 干节点传输电缆暗示图

  图5是光耦阻隔数字量湿节点规划参阅电路,输入电压规模DC4V-18V,而且内部自带滤波功用。用户只需将湿节点的正端接于DIx接口,将负端接于GIx接口,当输入的电压大于4V小于18V时,光耦导通;当输入的电压小于1V时,光耦截止。

  图5 光耦阻隔DI输入暗示图一

  DI作为阻隔数字量输入接口,接开关量输入时,用户有必要在外部电路加上拉电源,简化的衔接暗示图如图6所示。其间VCC_GPI为外部阻隔电源,输入规模为4V~18V,GND_GPI为外部阻隔地,电阻R1在开关断开时确保GIx为低电平,阻值为100KΩ即可。

  图6 光耦阻隔DI输入暗示图二

  DO作为阻隔数字量输出时,因为芯片内部供给DO驱动电流为mA级且驱动电压为1.8V或3.3V,无法满意一切的使用环境。DO使用于工业范畴的开关量规划,需更具不同的使用环境进行继电器阻隔、电平转化、电阻上拉规划,可有用避免电压信号的反向灌入焚毁芯片。

  图7 阻隔电路DO输入暗示图

  图8 M6708U-T系列工控中心板

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