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嵌入式系統/介面基礎

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擁有一個帶有精美作業系統的嵌入式系統,固然不錯。但是,如果嵌入式計算機無法與外界互動,它們就毫無價值。本節中的章節將討論與嵌入式系統互動相關的一些考慮因素。

引腳和埠

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許多嵌入式系統將提供一系列輸出引腳,用於向外部世界傳輸資料。這些引腳被組織成組,稱為“埠”。埠通常(但不總是)由 2 的冪個引腳組成。例如,常見的埠可能包含 4 個引腳、8 個引腳、16 個引腳等。很少見埠只有少於 4 個引腳的情況(因為在這種情況下,它們可能不再被稱作埠)。

電流和電源

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在使用特定微控制器時,閱讀資料手冊非常重要,以便了解不同引腳可以承受多少電流。在討論電流時,資料手冊通常會提到兩個詞:吸收和輸出。

吸收
吸收值是指可以安全地流入引腳(因此流入微控制器)的電流量。
輸出
輸出電流是指可以安全地從引腳中拉出的電流量。

如果超出給定引腳上的吸收電流或輸出電流,可能會燒燬整個處理器,這意味著額外的費用和更多的時間。限制流入和流出引腳的電流量非常重要。

歐姆定律

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歐姆定律是電子學的基礎之一,它將給定電路的電壓和電流聯絡起來,如下所示

其中 v 是電壓,i 是電流,r 是電路的電阻。這對於直流電來說是正確的,對於交流電來說,情況要複雜一些。讓我們做一個直流電的例子。我們有一個微控制器,它的輸出引腳可以輸出 20mA(mA = 毫安),並且從 0V(邏輯“0”)到 +5V(邏輯“1”)。使用歐姆定律

請記住,電阻是滿足要求的最小值,我們可以輕鬆地選擇一個電阻值為 300 歐姆,甚至 1 千歐姆,如果這是我們唯一的選擇。需要注意的是,二極體、電晶體和繼電器電路(嵌入式系統中常用的)可以被認為具有 0 的有效電阻。因此,根據你想要實現的目標,評估吸收電流和輸出電流限制以及電路預期吸收或輸出的電流量非常重要。一個常見的例子是在 LED 上串聯一個電阻,電阻限制了從微控制器中輸出的電流量。這裡電阻的選擇將取決於所選 LED 和所需的亮度,更大的電阻(更小的電流流過)將使 LED 的輸出變暗。

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