代码收藏家技术教程 2024-04-03

GPIO开漏与推挽模式的区别和应用

GPIO的开漏和推挽

简单来说推挽输出可以自由输出高低电平。
开漏输出只能在关闭时配合上拉提高高电平，打开时漏掉电流形成低电平。

操作单片机点亮一个LED的时候我们需要操作GPIO输出一个高电平来点亮一个LED。

当我们打开用户手册时会发现GPIO可以配置成多种模式：

什么是推挽？

这是一个GPIO配置为输出时的内部示意图，我们要关注的其实就是这两个MOS管的开关状态，排列组合一下一共就只有四种状态，当上面的MOS管打开，下面的MOS管关闭时，就输出高电平，当上面的MOS管关闭，下面的MOS管打开时，就输出低电平，两个MOS管都关闭时，输出处于一个浮空状态，此时它对其他点的电阻是无穷大的，所以这个状态也被称为高阻态。最后，当两个MOS管都打开时，这边电源直接对地转入MOS管就烧毁了，所以这种状态并不存在。对于一个GPIO来说，配置为输出时，它其实就只能处于这三种状态了。

那么这三种状态和推挽还有开漏是什么关系呢？

首先我们把这两种状态拿出来组成一个组合，这就是对GPIO输出最基本的认知，要么输出高电平，要么输出低电平，我们用它去控制一个MOS管，当输出高电平时，电流这样流出去，给外面的这颗MOS管的栅级充电。所以这个过程称为推，把电流推出去。

然后当GPIO口输出低电平，平时电流这样流进来，给外面的这mos管的栅级放电，那这就是挽，把电流挽回来所以。所谓的推挽，其实就是描述了mos管输出高低电平平时，电流的一个动作而已。

什么是开漏？

那接下去我们再把的这两种状态拿出来组成一组合，你会发现在这个组合里，上面的MOS永远是关闭的，所以可以认为它就是不存在的，那这个时候下面的MOS的漏级就等于啥也没接，处于一个开漏状态，所以这个模式被称为开漏模式。

开漏有什么用？

那么这个开漏模式到底有什么用？

第一个是改变高电平的电压。比如说我们现在想用这个GPIO去控制一个芯片的enable引脚，但是，这个GPIO的输出的高电平是5v，后面这个芯片的enable只支持3.3V输入，如果用推挽模式的话，高电平时输出5v就有可能把后面的芯片给烧毁了，所以我们就需要使用开漏模式，同时需要在外面接一个上拉电阻，这样当这个Q2MOS关闭，也就是GPIO处于高阻态时，ENABLE这边就被这个上拉电阻拉到了3.3伏V，当Q2打开，也就是输出低电平，enable拉到低电平。实现了5v单片机对3.3芯片的控制。

开漏模式的第二个作用就是可以支持几个GPIO同时控制一个输入。

首先，如果这两个GPIO都配成推挽模式，当上面一个控制器为高电平，下面一个控制器为低电平时，这里就短路了。所以需要配置成开漏模式。然后再外接一个上高电阻，这样只要有任意一个GPIO输出低电，平时这边enable就是低电平，如果都处于高阻态，那么这边enable就是高电平。