配置原则
GR5xx芯片内部集成可编程上/下拉电阻,能够替代外部电阻,从而节省空间和成本。另外,这些内部电阻还可以防止未使用的GPIO引脚处于浮空状态,以避免额外电流从VDDIO电源泄露。
使能芯片内部上/下拉电阻应遵循以下规则:
- GPIO引脚处于浮空状态,应使能内部上/下拉电阻。
- GPIO引脚未使用,应使能内部下拉电阻。
- GPIO引脚设置为输入但被外部设备拉高/低时,应禁用内部上/下拉电阻。
- GPIO引脚设置为输入但连接的外部设备处于高阻抗状态,应使能内部上/下拉电阻。
- GPIO引脚设置为输出,应禁用内部上/下拉电阻。
- GPIO引脚具有输入和输出两种功能。当引脚处于输入模式时,如果输入电平存在不确定性,应使能内部上/下拉电阻。
GPIO引脚的电路结构如下图所示:
关于配置原则的电路原理说明如下:
- 当GPIO引脚处于浮空状态时,若引脚上有外部干扰电压,则可能导致输入门异常导通,VDDIO经过输入门将产生额外电流。因此,需要使能内部上/下拉电阻。
- 当GPIO引脚用作输入但被外部设备拉高/低时,应禁用内部上/下拉电阻。否则,可能会引起VDDIO电流泄露。
说明:
当外部驱动设备进入高阻抗状态时,若芯片没有使能内部上/下拉电阻,则GPIO引脚将处于浮空状态,这可能会导致额外电流流出。因此,当外部设备进入高阻抗状态时,应使能相应GPIO的上/下拉电阻。
- GPIO引脚设置为输入,使能上拉电阻,所连接的外部设备处于低电平,电流会从VDDIO泄露,流经上拉电阻到达地线(流经此外部设备),如下图所示。
图 2 低电平驱动输入时的电流示意图 当上拉电阻的电阻值为100 kΩ时(具体上/下拉电阻值,请参考对应芯片Datasheet),在VDDIO电压为3.3 V的情况下,若有一个GPIO引脚配置不当,则会导致大约33 µA的额外电流从VDDIO泄露;若有多个GPIO引脚配置不当,则每个引脚均会产生33 µA漏电流。
- GPIO引脚设置为输入,使能下拉电阻,所连接的外部设备处于高电平,无电流从VDDIO泄露,但VDDIO会通过外部器件产生电流,如下图所示。
图 3 高电平驱动输入时的电流示意图
- GPIO引脚设置为输入,使能上拉电阻,所连接的外部设备处于低电平,电流会从VDDIO泄露,流经上拉电阻到达地线(流经此外部设备),如下图所示。
- GPIO引脚设置为输出时,应禁用上/下拉电阻。否则,可能会引起电流泄露且额外电流会流经该上/下拉电阻。
- 当GPIO引脚设置为输出且处于高电平时,使能下拉电阻时,电流会从VDDIO流向该下拉电阻,如下图所示。
图 4 GPIO设置为输出且输出高电平时的电流示意图 - 当GPIO引脚设置为输出且处于低电平时,使能上拉电阻,泄露的电流会流经此上拉电阻和低电平输出缓冲区,最终到达地线,如下图所示。
图 5 GPIO设置为输出且输出低电平时的电流示意图
- 当GPIO引脚设置为输出且处于高电平时,使能下拉电阻时,电流会从VDDIO流向该下拉电阻,如下图所示。