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  • Verilog——双向IO口的FPGA实现

    千次阅读 2020-03-31 10:44:08
    双向IO口的FPGA实现双向IO口的Verilog试验主要功能模块代码仿真代码仿真结果 双向IO口的Verilog试验 主要功能 主模块定义如下: module stg # ( parameter WIDTH = 7 ) ( input clk , input ...

    双向IO口的Verilog试验

    主要功能

    为深入理解双向端口的使用,进行本仿真试验,完成一个类似可修改数值的计数器。en_set为0时,通过一个双向IO数据接口inout [7:0] bio 输出模块内部计数器cnt的计数值;en_set为1时,通过bio输入数值对内部计数器cnt进行设置。主模块定义如下:

    module stg
    #
    (
        parameter           WIDTH   =   7
    )
    (
        input               			clk             	,
        input               			rst_n           	,
        inout   [WIDTH:0]   	        bio                	,
        input               			en_set                  
    );
    

    bio为双向IO:
    1)en_set为1时bio为输入口,置为高阻态输出(不影响输入),并将输入的数值赋值到cnt;
    2)en_set为0时bio为输出口,输出cnt的数值。

    模块代码

    `timescale 1ns/1ps
    module stg
    #
    (
        parameter           WIDTH   =   7
    )
    (
        input               clk             ,
        input               rst_n           ,
        inout   [WIDTH:0]   bio             ,
        input               en_set                  
    );
    
        reg     [WIDTH:0]   cnt;
        always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
            if(~rst_n)
                cnt <= 'd0;
            else if(en_set == 1'b1)
                cnt <= bio;
            else
                cnt <= cnt + 'd1;
        end
        
        
        assign bio = (en_set == 1'b1) ? 'bz : cnt;
    
    endmodule
    

    仿真代码

    `timescale 1ns/1ps
    module tb_stg;
    
    reg                     clk             ;
    reg                     rst_n           ;
    wire        [7:0]       bio             ;
    reg                     en_set          ;     
    
    stg
    #
    (
    .WIDTH              (7          )
    )
    u_stg
    (
    .clk                (clk        )           ,
    .rst_n              (rst_n      )           ,
    .bio                (bio        )           ,
    .en_set             (en_set     )       
    );
    
    initial begin
        rst_n = 0;
        clk = 0;
        en_set = 0;
        #100;
        rst_n = 1;
        #1000;
        en_set = 1;
        #100;
        en_set = 0;
    end
    
    always #10 clk = ~clk;
    
    assign bio = (en_set == 1'b1) ? 7'h68 : 7'hzz;
    
    endmodule
    

    仿真结果

    在这里插入图片描述

    展开全文
  • 关于stm32单片机准双向IO口配置

    千次阅读 2019-10-31 23:14:09
    我们在开始学习51内核的单片机的时候就知道,p0口的引脚都是双向IO口,P1,P2,P3的IO口需要双向使用时需要外接上拉电阻,故称为准双向IO口, 但是我们在学习STM32单片机的时候知道32的IO口可以配置为8种状态,但是却...

    我们在开始学习51内核的单片机的时候就知道,p0口的引脚都是双向IO口,P1,P2,P3的IO口需要双向使用时需要外接上拉电阻,故称为准双向IO口,

    但是我们在学习STM32单片机的时候知道32的IO口可以配置为8种状态,但是却没有双向IO这一选项,但是我们也可以通过一些操作将stm32的引脚配置为准双向IO口;

    配置stm32的IO口为准双向IO口的方法就是

    软件上:将需要配置我的准双向IO口的引脚配置为开漏输出

    static void GPIO_Init(void)
    {
    	 RCC->APB2ENR|=1<<2;    	//使能PORTA 时钟  
    	 GPIOA->CRL&=0XFFFFF0FF; 
    	 GPIOA->CRL|=0X00000700;	//PA2 为开漏输出		
    }
    

    硬件上:接上拉电阻

    此方法亲测有效,测试平台为st M3内核单片机

    展开全文
  • 由于之前考虑不周,本篇在IO口原理知识的基础上,进一步补充一些知识。 ================================================= ...由于双向IO口的输出,要求能输出高低电平,通常会采用互补推挽电路。 在

    由于之前考虑不周,本篇在IO口原理知识的基础上,进一步补充一些知识。

    =================================================

    双向IO口的输出:互补推挽

    在51单片机的P0口工作在普通IO口模式下,为准双向IO口。而工作在第二功能状态下时,则为标准的双向IO口。由于双向IO口的输出,要求能输出高低电平,通常会采用互补推挽电路。

    在第二功能状态下,51单片机P0口采用的是互补推挽的输出方式。何为互补推挽呢?下面是它的等效电路图。

    当P0第二功能作为输出时,K1和K2两个开关轮流打开。K2闭合K1打开,就会输出高电平,并且其驱动能力很大,因为电子开关的阻值小(不像上拉电阻的值那么大)。反之K2打开,K1闭合,就会输出低电平。

    两个开关交替导通,互为补充,“挽”是“拉”的意思,两个电子开关分别负责在IO口输出处“推”和“拉”电流,所以称为互补推挽。

    这种IO口结构的优点很明显,驱动能力强,稳定可靠。缺点在于实现起来比较困难。在切换输出电平的过程中,例如从低电平切换到高电平,当K1断开时,要求尽可能快的输出高电平,也就是K2应该立即闭合;同时,如果K1还没断开,K2就提前闭合了,相同于两个开关同时导通,会直接短路,后果又会很严重。所以需要用电路控制好两个开关的协调工作。

    双向IO口的输入:高阻态、输入电阻

    双向IO口的输出,只要求能输出高低电平,因此并不是必须采用互补推挽电路。而采用互补推挽电路的好处在于,这种电路同时又可以实现高阻态的输入,从而实现标准双向IO口。

    当图中的K1和K2同时断开时,IO口就可以工作在高阻态的输入状态下。高阻态到底是什么样的一个概念呢?

    当IO口处于高阻态时,也将其称为浮空输入状态,其电平是悬浮不定的,既不是高电平也不是低电平。我们可以想象单片机在检测IO口的电平高低时,相当于在CPU里面有一个类似电压表的东西,并且这个电压表内阻很大,例如图中给出的100MΩ。在这里,我们可以把这个电压表的内阻称为P0.0口此时的输入电阻(也可以近似认为是输出阻抗,电阻是对直流电而言,而阻抗是对交流电来说的。这是模拟电路的知识,这里不做细说)。

    现在试想,如果我不小心用手碰到了P0.0端口,而由于人体本身就是阻值很大的导体,周围有很多电磁波干扰,手上可能存在一些很微弱的电流,这个时候,电压表的读数就会发生变化,单片机读取的电平高低就会变。高阻态表现出来的结果就是外界很小的干扰,都可能导致读取的电平变化,甚至即使没有碰这个IO口,它每次读取的结果也可能不一样,因为外界的电磁波等可能会干扰到IO口。稍后我们会利用51单片机做个实验,来体验P0口的高阻态。

    高阻态的意义、输出电阻

    为什么双向IO口输入的时候要求是高阻态呢?

    我们假设有一种装置,等效电路如下图。开关上下切换,它就会输出高低电平,通过电压表可以检测出来。但是其驱动能力很弱,连LED也驱动不了。装置里的100kΩ,可以叫做装置的输出电阻(同样也可以近似认为是输出阻抗)。

    让这个装置输出低电平,然后连接51单片机的P1.0口。这时,VCC经过10kΩ上拉电阻到达IO口,再到装置内部的100kΩ电阻,通过开关K接到GND。根据分压原理,P1.0上的电压值大概是4.55V,于是单片机读取的是高电平。而事实是,装置想输出低电平告知51单片机。这里单片机管脚作为输入功能,却干扰了外界装置的输出值,相当于单片机的这个IO口也在输出。

    当单片机的P0口工作在第二功能的输入状态,或者工作在普通IO口的输入状态,且没有外界上下拉电阻,内部的两个电子开关都是断开的,对外部呈现高阻态。从图中可以看出,装置输出的电平能被准确的读取到单片机中。之所以能准确读取,就是因为装置输出电阻比单片机IO口的输入电阻要小。

    有人可能会说,如果把装置中的电阻换成1000MΩ,这个时候这个单片机又不能准确读取电平了。但是一般情况下,我们不需要考虑这么极端。如果是理想的高阻态,其输入阻抗应该是无穷大,而这有点像超导体一样比较特殊。一般情况下认为导线电阻几乎为0,同样也认为高阻态输入电阻是无穷大。

    总的来说,就是高阻态情况下,IO口输入电阻很大,而不容易干扰那些输出电阻较大、驱动能力弱的装置输出到IO口上的电平。

    用51单片机体验高阻态

    编写程序如下:

    #include reg52.h

    sbit TOUCH = P0^0;

    sbit LED = P1^0;

    void main()

    {

        TOUCH = 1;

        while(1) {

            LED = TOUCH;

        }

    }

    电路方面,LED接在P1.0端口,仍然是采用灌电流的方式,低电平有效。P0.0什么都不要接。特别注意,这个实验必须在P0.0什么都没接的情况下才能进行。很多成品开发板上,P0.0都连接了外部上拉电阻,没法做这个实验,建议自己搭建面包板。

    程序烧写好之后,理论上来说,TOUCH管脚作为高阻态输入,电平是不确定的,因此LED的亮灭也是不定的。我在实际实验时,P0.0悬空的情况下,LED是一直点亮的,这可能是因为51单片机的高阻态和理想的高阻态还有一点差距,读取P0.0的电平为低。

    当把手指或很大的电阻放在P0.0和VCC之间,就会发现LED熄灭了,或者变暗了(变暗了说明LED在闪烁,只是闪烁的很快所以看不出来,就像交流电驱动的白炽灯一样)。手指的电阻很大,如果是P1.0口,或者在P0.0上外接了上拉或下拉电阻,这时通过手指很难改变其电平状态。而由于是高阻态,所以P0.0原先的低电平,通过手指从VCC传过来的很微弱的电流就变成了高电平。

    备注1:考虑到不同人的皮肤电阻不一样,不能保证用手指接触都能实现LED亮灭变化。如果没有效果,可以尝试用较大电阻(例如100kΩ)代替手指进行实验。

    备注2:如果你通电的时候发现LED原先是熄灭的,说明P0.0读取到的是高电平,则应该用两个手指分别放在P0.0和GND上,使得电平变化,LED点亮。当然LED不亮还有一种可能是,你的程序没有被执行,可能是单片机最小系统电路出现了问题,或者程序写错了。

    =======================================================

    《单片机小白学步》系列教程(原名《单片机入门指南》)介绍

    本系列教程从最基本的入门知识开始,逐步深入介绍单片机系统设计,内容包括:
    1、入门篇:单片机等基本概念、各种电子设计基本知识
    2、思想篇:单片机/计算机系统设计的工程思想
    3、学习篇:单片机学习过程、方法和技巧,以51单片机为例介绍,并推广到其他单片机
    4、应用篇:遵循规范的工程方法,设计单片机系统实例(计划设计的系统有:计算器、电子表、密码锁、简易手机,具体看有没有时间再确定)
    5、原理篇:从模拟电路、数字电路开始,逐步深入介绍单片机/计算机系统原理,并自行设计简易的CPU(由于个人水平有限,这部分没有把握写好,具体内容视情况而定)

    教程特点

    1、技术知识点全面,从入门到精通

    包含了各种基本知识,尤其是对单片机基本概念的介绍、为什么要用单片机等,在很多同类书籍教程中都被忽略了。同时也包含了一些深入的知识,包括原理篇考虑对单片机的基本原理进行介绍,有助于深入理解单片机。

    本系列教程以51单片机为例进行介绍。通过51介绍完单片机的基本知识,我会再把430进行简要介绍,尤其是对比两者之间的优缺点,让大家很快感受到430的巨大优势,而学习51正好为快速了解430打下了坚实的基础。

    2、除了单片机知识,还有思想、方法、技巧的介绍

    本系列教程中,介绍单片机各种模块编程知识的主要是学习篇,而学习篇只是整个教程的一部分。在学习篇中我会贯穿各种方法技巧,如何理解一些模块功能,怎么看时序图,严格遵守工程思想进行编程,程序发生了错误怎么调试等等。而在思想篇中会总体介绍很多重要的思想,为后面的学习做好准备工作。

    3、知识先后顺序的设计

    单片机学习过程中,涉及大量的知识,而且很多知识之间相互依赖,关联很强。

    本系列教程对知识的先后顺序进行比较明确的规划,尽最大可能符合人的认知过程。但是实际规划时发现,无论怎么调整知识的顺序,总有一些知识之间相互依赖,关系复杂。例如开始讲IO口的时候肯定会提到寄存器,而寄存器这个词的理解,需要深厚的背景知识。但是这些背景知识在没有进行实践的时候也很难理解。

    初学者常常就会在这样的地方感觉疑惑不解,不知所措。而每次遇到类似这样的知识,我会向初学者指出,应该如何对待。这个知识是应该自己去学习补充,还是等到学完原理篇再做理解,而现在又应该怎么去看待这个名词。

    另外,在整个教程的学习前,需要掌握一定的C语言等基础知识,具体可参考教程第〇篇《序》中的相关说明
    http://www.hainter.com/mcu-primer-0

    4、语言通俗易懂

    本系列教程力求语言通俗易懂,而不会用一堆新手不懂的词语去解释另一个不懂的词语。但是受限于个人语言表达能力,可能有些地方表述的比较繁琐,或者不清楚,希望大家能够帮忙指出。

    《单片机小白学步》交流群

    欢迎单片机爱好者加入《单片机小白学步》交流群。此群目标:

    1、较高质量的单片机等技术的学习交流群
    2、为《单片机小白学步》读者及时提供更新通知
    3、结交爱好思考学习,对技术感兴趣,志同道合的朋友

    加群原则是宁可少加人,也要保证质量(不懂技术没关系,关键是有一颗不怕困难、热爱学习的心)。有空的时候我会重点在里面回答一些技术问题。也鼓励大家相互讨论和促进~群里主要话题为单片机相关,但是也可以讨论各种想法等内容,爱学习爱思考的也可以加。群号:124083011,请正确回答问题后进入,也希望帮忙推荐周围合适的人加群。

    其他问题

    如果觉得我写的对你有帮助,欢迎多多反馈,包括写的不正确、不合理、不太明白都可以指出来,这样方便我对其进行完善。

    更多可参见:《如何以学习单片机为契机,逐步成为优秀的工程师》
    http://www.hainter.com/mcu-engineer

    本系列教程首发于我的个人主页,欢迎访问(由于是国外服务器,速度稍微有点慢):
    http://www.hainter.com/category/hacker/mcu-primer

    同时会将其转发到CSDN、电子发烧友等站点,欢迎关注。
    CSDN专栏网址 http://blog.csdn.net/column/details/mcu-introduction.html
    电子发烧友论坛 http://bbs.elecfans.com/zhuti_mcu_1.html

    版权声明:本文由jzj1993原创,请自觉尊重知识成果,转载注明来源! 原文链接:http://www.hainter.com/mcu-primer-23

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  • 怎么使用双向IO口

    2017-10-29 13:15:00
    在很多情况下,需要使用双向IO。不过最好谨慎使用,在top层使用。网上很多描述的代码甚至是不可以综合并且有语法错误的,还是老实自己写个模块吧。 新版本如下: 使用inout,直接定义个inout。 然后用使能...

    在很多情况下,需要使用双向IO。不过最好谨慎使用,在top层使用。网上很多描述的代码甚至是不可以综合并且有语法错误的,还是老实自己写个模块吧。

    新版本如下:

    使用inout口,直接定义个inout口。

    然后用使能控制就好了,如果是作为输入,则直接把inout赋值给reg型变量就行。

    如果作为输出,则使用使能控制,输出则把寄存器的值赋给inout,不输出则赋值z。表示输出高阻态,处于输入模式中。

    inout            io_sdio;//定义一个inout
    r_sdi_shift<={r_sdi_shift[6:0],io_sdio}; //采集数据
    assign io_sdio = r_oe_n ? 1'bz : r_sdo_shift[23] & (~o_csn); //输出

    三行代码解决一切问题。

     

    老版本不再使用,如下:

    如果你需要一个口既做输入端口也做输出端口,那么你就需要去描述一个双向的IO。

    1.电路框图:

    2.数据流向:

    当en=0的时候,三态门选通,dinout当输出口使用,数据从din到dinout。

    当en=1的时候,三态门关闭,dinout当输入口使用,输出呈现高阻态,数据从dinout到dout。

    3.代码:

    //************************************************
    //  Filename      : dual_io.v                             
    //  Author        : kingstacker                  
    //  Company       : School                       
    //  Email         : kingstacker_work@163.com     
    //  Device        : Altera cyclone4 ep4ce6f17c8  
    //  Description   : dual io,wwidth can be change;                             
    //************************************************
    module  dual_io #(parameter WIDTH = 8)(
    /*i*/   input    wire                  clk          ,
            input    wire                  rst_n        ,
            input    wire                  en           ,
            input    wire   [WIDTH-1:0]    din          ,
            inout    wire   [WIDTH-1:0]    dinout       ,
    /*o*/   output   wire   [WIDTH-1:0]    dout              
    );
    reg [WIDTH-1:0] din_reg;
    reg [WIDTH-1:0] dout_reg;
    always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
        if (~rst_n) begin
            din_reg <= 0;
            dout_reg <= 0;
        end //if
        else begin
            if (~en) begin
                din_reg <= din;
            end    
            else begin
                dout_reg <= dinout;
            end
        end //else
    end //always
    assign dinout = (~en) ? din_reg : 8'hzz;
    assign dout = dout_reg;
    endmodule

    4.综合一下看看:三态门实现双端口。

    以上。

     

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  • stm32的双向io口

    2018-03-15 22:15:00
    # stm的io设置为双向问题,将io端口模式配置为 open-drain mode  > 在io端口配置为输出模式时,输入通道上的施密特触发器一直是打开的,所以读取IDR是能检测到端口电平的  > 排除 push-pull mode 模式的...
  • I2C双向IO口总结

    2018-11-17 15:20:40
    SDA数据线是一个双向IO口,我之前想的是你要调用这个IO口那么你应该初始化它为输入输出,但是这样就说不通了,不可能啊 上网查了查发现别人说手册8.18在开漏模式时,对输入数据寄存器的读访问可得到IO状态,开漏...
  • 至于为什么没有选中的接口要置为高阻态,可以去查一下FPGA怎样使用双向IO口。 OK, SDA信号的输入搞定了,但是它的输出怎么办?也采用刚才的那种方法? 对头!不过还得加一些东西,首先我们需要定义一个SDA方向的...
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  • 关于单片机IO口讲解

    2020-07-14 11:52:20
    在51单片机的P0口工作在普通IO口模式下,为准双向IO口。而工作在第二功能状态下时,则为标准的双向IO口。由于双向IO口的输出,要求能输出高低电平,通常会采用互补推挽电路。
  • MCS-51有4个双向并行IO口:P0、P1、P2、P3;其中,P0为三态双向口,其驱动能力比较大,可驱动高达8个TTL电路;P1、P2、P3为准双向口(作为输入时,口线需要被拉成高电平,故称准双向口),其负载能力比较低,只能驱动4个TTL电路;...
  • STM32 IO口双向问题

    2018-04-11 00:02:00
    源: STM32 IO口双向问题
  • 单片机准双向口IO详解

    千次阅读 2016-03-03 15:49:22
    单片机准双向口IO详解 ...在单片机学习、开发和应用中,IO口的配置对功能的实现起着重要的作用,下面介绍常见的四种配置,而现在很多单片机都兼有这四种配置,可供选择。   一.准双向口配置   如下图,当IO输
  • 单片机双向口与准双向口

    千次阅读 2016-02-28 17:23:42
     准双向口只能有效的读取0,而对1则是采用读取非零的方式,就是读入的时候要先...双向IO口与准双向IO口的区别 http://surge2006.blog.163.com/blog/static/13176613120100610206943/ 双向IO口与准双
  • AVR是真正的双向IO口,不像51伪IO口,使用时需进行配置,否则影响使用
  • 1、IO输入输出模式 2、有上拉,下拉,弱上拉,推挽,开漏输出;... P0:开漏型双向IO口,通常需要添加外部上拉电阻  P1~P3:准双向IO口,内部自带上拉电阻 转载于:https://www.cnblogs.com/sylz/p/5810194.html...
  • 图中,P0.0~P0.3输出为低电平,P0.4 ~ P0.5输出为高电平,按理说,准双向IO口是弱上拉,300欧的下拉,完全是可以拉低的,结果没有。 这个输出有16mA了,已经是达到推挽的输出能力了。 我加了一个10k的上拉
  • 图中的输入是电平给自己什么意思,这是什么类型的io口呢?可以举个例子吗![图片说明](https://img-ask.csdn.net/upload/201511/07/1446877680_782830.png)

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双向io口