Что такое порт ввода вывода кратко

Обновлено: 04.07.2024

Заполняем пробелы — расширяем горизонты!

В порту могут причаливать корабли, разные по своей конструкции, размерам, типам, назначениям. При этом порт должен уметь работать со всеми приходящими в него кораблями, в противном случае он вынужден отказывать этим кораблям в приеме.

Зачем компьютеру нужны порты и как они появились?

Например, они позволяют

вводить данные в ПК с клавиатуры, мобильного телефона, цифрового фотоаппарата, со сканера,
выводить результаты на монитор, на принтер,
записывать музыку с ПК на плеер или Ipod, а также книги на ридер (устройство для чтения книг)
и т.д.

Но такое многообразие внешних устройств, работающих с ПК, появилось далеко не сразу. С момента создания первых вычислительных машин их способность работать с внешними устройствами является чуть ли не самой главной задачей.

Действительно, кому нужно высокое быстродействие ПК, если нет возможности быстро ввести в него большое количество данных для последующей обработки? Если время, которое мы затратим на ввод данных, будет во много раз больше, чем время их обработки на компьютере, то тогда будет потерян всякий смысл такой автоматизации. Аналогично, если расчеты делаются быстро, а для получения результатов нужно ждать длительное время, такой быстрый расчет с крайне медленным выводом данных не имеет практического смысла.

Кстати, первые электронные вычислительные машины проектировались и создавались сразу же с подключенными к ним внешними устройствами, причем их число и возможности были строго ограничены. Это были консоли для операторов в машинном зале, дисплеи для программистов и пользователей (как правило, в дисплейном зале), принтеры, дисковые и ленточные накопители, устройства ввода-вывода на перфоленты и перфокарты и т.п.

С развитием ПК и распространением их дома и в офисах ввод и вывод данных стал еще более актуальным и, самое главное, более разнообразным.

ПК были созданы так, чтобы иметь возможность подключения теоретически неограниченного количества всевозможных внешних устройств различного назначения:

клавиатуры, манипулятор мышь, мониторы, принтеры, сканеры, модемы и т.п.,
а также бытовых устройств (фотоаппараты, музыкальные проигрыватели и т.п.) или
специализированных устройств (например, миди-клавиатуры или синтезаторы и т.п.).

Что такое универсальные порты ввода-вывода

При таком разнообразии устройств ввода-вывода данных невозможно под каждое устройство создавать свой уникальный порт. Первоначально делались такие попытки, но это не оправдало себя. Гораздо более удобным оказалось создание универсальных портов ввода-вывода, к которым можно было подключать любые устройства по выбору пользователей.

Одними из первых универсальных портов были так называемые :

Отличаются они способом передачи данных между ПК и внешними устройствами.

Последовательные порты передают данные бит за битом, т.е. передаваемые байты информации проходят через порт последовательно по одному биту. За такую последовательную передачу информации эти порты и получили свое название.

Параллельные порты передают информацию целыми байтами, т.е. байты передаются через порт одновременно или параллельно, отсюда и название порта.

Рис. 1. Как выглядят USB и COM порты

Первые последовательные порты (COM-порты компьютера) работали гораздо медленнее параллельных портов, так как передача данных бит за битом требует значительно большего времени, чем одновременная передача целых байтов. Соответственно, к последовательным портам можно было подключать только относительно медленные устройства, например, манипуляторы мышь или модемы.

В настоящее время COM-порты применяются редко, в основном, для работы с разными датчиками, купюроприемниками и другими техническими устройствами.

Как узнать com порт и LPT-порт?

Рис. 2. Как выглядит LPT порт

Такие быстродействующие устройства как, например, принтеры или сканеры, при подключении к последовательному порту начинали работать медленно и неэффективно.

Поэтому для обеспечения необходимого быстродействия эти устройства требовали подключения к параллельному LPT-порту, что обеспечивало на тот момент максимальную скорость работы и производительности.

Дальнейшее развитие компьютеров привело к тому, что стало необходимо повышать быстродействие и надежность передачи данных через порты. Даже быстродействующий параллельный порт уже не удовлетворял требованиям времени по нескольким причинам.

Например, этот порт был небезопасен как для компьютера, так и для подключаемого в него устройства, если, например, подключить или отключить внешнее устройство во время его работы. Это могло привести к поломке порта, компьютера или устройства. Также в силу архитектуры ПК количество параллельных портов было ограничено, этих портов могло быть только 2.

За счет развития инженерной мысли последовательные порты получили новые возможности, которые ставили их не только в один ряд с параллельными портами, но и делали более удобными для применения пользователями ПК. Скорость работы последовательных портов стала достаточной для подключения быстродействующих устройств. Появились возможности для дальнейшего наращивания их количества.

Универсальный USB-порт

USB-порты компьютера удобны еще и тем, что от них автономные внешние устройства могут получать электрическое питание, что упрощает такие устройства и делает их меньшими по размерам и энергонезависимыми от электрических сетей.

Например, к USB портам компьютера могут подключаться внешние накопители на жестких дисках, CD и DVD дисководы, флешки, плейеры и другие устройства, которым теперь не нужны блоки питания и шнуры для подключения к электричеству, столь необходимому для их работы.

Итоги

Но самое важное в портах ввода и вывода состоит в том, что они стали своего рода стандартом для подключения внешних устройств. К данному стандарту стали стремиться все производители этих устройств, что позволило потребителям – пользователям ПК выбирать для себя те устройства, которые им более всего подходят, а не только те устройства, которые разработчики ПК предлагают вместе с ПК.

Такой стандарт приводит к конкуренции среди производителей, которая в свою очередь способствует повышению качества внешних устройств и к предложению устройств по приемлемой цене для потребителей. Любой монополизм в этой сфере, если бы он имел место и был бы обусловлен конструктивными особенностями ПК, обязательно привел бы к значительному росту цен на внешние устройства, без которых ПК не стал бы таким популярным среди пользователей.

Упражнения по компьютерной грамотности:

1) Есть ли на Вашем компьютере COM порты? Если есть, то сколько их?

2) Есть ли на Вашем компьютере LPT порты? Если есть, то сколько их? 3) Есть ли на Вашем компьютере USB порты? Cколько их?

— А почему у тебя в учебном классе все системные блоки под столами стоят?
— А мне нравится наблюдать, как студентки USВ—порт ищут.

Система ввода-вывода информации, наряду с процессором и памятью — это одна из важнейших систем компьютера. И расположенные в системном блоке порты ввода-вывода являются важнейшей частью архитектуры персонального компьютера.

Назначение и разновидности портов в/в

Применительно же к архитектуре ПК портами ввода-вывода можно назвать разъемы, позволяющие подключать к компьютеру периферийные устройства, а также обслуживающие эти разъемы микросхемы.

Назначение портов ввода-вывода – передача и прием информации за пределы компьютера. К портам в/в могут подключаться различные устройства, ответственные за прием, обработку, передачу и преобразование информации в вид, удобный для восприятия пользователем.

В данной статье мы не будем затрагивать порты, которые можно встретить исключительно на платах расширения, а кратко расскажем лишь о функциях и особенностях портов, которые чаще всего находятся на самой материнской плате.

Список портов ввода-вывода, обычно использующихся в персональном компьютере:

Параллельный (LPT)
Последовательный (COM)
Игровой
Разъем Ethernet
Разъем PS/2 (мышь)
Разъем PS/2 (клавиатура)
USB
VGA-разъем и прочие видеовыходы
Аудиоразъемы для подключения динамиков, микрофона, и.т.д.

Порты в/в на материнской плате форм-фактора ATX:

1 – Разъем PS/2 (мышь); 2 – Разъем PS/2 (клавиатура); 3 – Выход Ethernet; 4 – Два разъема USB; 5 – Разъем последовательного порта; 6 – Разъем параллельного порта; 7 – Разъем VGA; 8 – Игровой порт; 9 – Аудиопорты (слева направо: линейный выход, вход, микрофон).

Часто в компьютерном обиходе к портам ввода-вывода ПК относят лишь традиционные, низкоскоростные порты ввода-вывода, существовавшие еще в первых IBM-совместимых компьютерах — это параллельный, последовательный и игровой порты. Следует отметить, что на материнских платах современных компьютеров эти порты встречаются нечасто.

Параллельный порт (LPT)

Главная особенность параллельного порта – одновременная передача данных по нескольким линиям. Эта черта сближает LPT с внутренними шинами компьютера. Основное назначение параллельного порта – подключения внешних устройств, и в большинстве случаев таким устройством является принтер.

Первые версии параллельного порта имели одностороннюю направленность, то есть, данные по кабелю могли передаваться лишь в одну сторону – к периферийному устройству. В дальнейшем были введены усовершенствованные стандарты интерфейса LPT, в которых данные могли передаваться в обе стороны.

Последовательный порт (COM)

Игровой порт

На сегодняшний день этот порт не так уж часто встречается на материнских платах. Кроме того, его не поддерживают современные операционные системы, такие, как Windows 7. Тем не менее, его до сих пор можно увидеть на звуковых картах. Разъемом порта является коннектор c 15-ю контактами.

Как можно догадаться из названия порта, он предназначен, прежде всего, для подключения джойстиков. Особенностью порта является возможность подключить к нему сразу два устройства. Кроме того, в звуковых картах игровой порт часто используется для подключения MIDI – устройств, например, таких, как синтезаторы. Поскольку он способен работать с аналоговыми и аналого-цифровыми устройствами, то в обслуживающую его микросхему встроен аналого-цифровой преобразователь.

PS/2

Разъем PS/2 используется в компьютере для подключения мыши и/или клавиатуры. Несмотря на то, что он был разработан довольно давно, еще в середине 1980-x, тем не менее, он до сих активно используется в компьютерах. В некоторых материнских платах находятся два универсальных разъема, к которым можно подключить и мышь, и клавиатуру, в других же существует два отдельных разъема для мыши и клавиатуры. При этом разъем зеленого цвета предназначен для подключения мыши, синего – для клавиатуры. Оба разъема выполнены в формате mini-DIN c 9 контактами.

Порт USB, о котором будет подробно рассказано в отдельной статье, является наиболее скоростным, универсальным и производительным портом в/в в современных компьютерах. Именно по этой причине USB практически вытеснил многие другие порты. Обычно в компьютере используется несколько разъемов для подключения устройств USB.

Заключение

Порты в/в персонального компьютера является неотъемлемой частью его системы ввода- вывода и предназначены для подсоединения различных периферийных устройств. Наличие портов ввода-вывода позволяет пользователю вводить информацию в компьютер, получать ее от других компьютеров и устройств, а также передавать ее.

Порты ввода-вывода были в компьютерах с незапамятных времен, без них не было бы связи с пользователем ни для сбора данных, ни для их передачи обратно. На протяжении всей истории существовали разные типы портов входа и выхода, поэтому мы собрали их все, упорядоченные по типу использования.

Одной из характеристик, выделяющих ПК над другими платформами, является его расширяемость. Благодаря своим портам въезда и выезда. Которые позволяют подключать все виды компонентов и периферийных устройств.

Общие характеристики входных и выходных патрубков

Порты ввода-вывода - это порты связи, которые отвечают за передачу серии данных между двумя сторонами, все они имеют следующие характеристики:

Часы: Этот сигнал отмечает, как часто выполняется передача данных.
Данные Контакты: контакты, которые передают информацию с одной стороны на другую, есть контакты приема, отправки и полнодуплексный режим, которые позволяют данным передаваться тем или иным способом. Если на интерфейсе порта есть несколько контактов данных, мы скажем, что это параллельный порт, если их несколько, мы скажем, что это последовательный порт.

Следует уточнить, что тот факт, что порт является последовательным, вовсе не означает, что он медленнее, поскольку объем отправляемых и / или получаемых данных будет зависеть от их тактовой частоты. Интерфейсы ввода-вывода, а также остальная логика в процессорах развивались с течением времени, и то, что, например, ранее было возможно только с широкими параллельными портами, достигло точки, которая стала возможной с последовательными портами.

Порты въезда и выезда, используемые сегодня

Эти порты можно найти на ПК и материнских платах, которые продаются сегодня.

USB-порты ввода и вывода

Стандарт USB появился в конце 90-х годов с целью замены различных портов на ПК, таких как порт Centronics или LPT1, порт COM и порты PS / 2. Цель, на достижение которой ушли годы из-за быстрого увеличения количества периферийных устройств с этими интерфейсами. Его первая версия имела скорость передачи всего 11 Мбит / с, версия 2.0 улучшилась до 480 Мбит / с, а также стала идеальным портом для передачи видео, таким образом отказавшись от IEEE-1394 или FireWire. Что касается его версии 3.0, он позволяет передавать данные со скоростью порта SATA.

Порты вывода видео HDMI

Порт HDMI - это абсолютный стандарт видео для телевизоров, это усовершенствованная версия уже заброшенного порта DVI, но с возможностью передачи звука и воспроизведения контента в высоком разрешении с системами защиты авторских прав. HDCP. Впервые он появился, когда было обнаружено, что компонентный кабель не обеспечивает достаточной пропускной способности для Full HD, и как Blu-ray, так и потоковый контент нуждались в каком-либо методе борьбы с пиратством.

Сегодня он развивается с точки зрения своих возможностей и полосы пропускания, позволяя передавать видео 8K и с частотой обновления выше классических 60 Гц.

Порты вывода видео DisplayPort

Другой порт вывода видео - DisplayPort, но, хотя HDMI является стандартом для производителей телевизоров, DisplayPort больше ориентирован на рынок компьютеров, поэтому этот порт редко встречается на телевизорах. Как и HDMI, у него было несколько версий, но он больше предназначен для использования на компьютере из-за таких вещей, как тот факт, что он поддерживает большее количество разрешений в своем стандарте по сравнению с HDMI и предназначен для использования нескольких экранов.

Порты RJ45 или Ethernet

Порт Ethernet на всю жизнь, который позволяет нам подключаться к сети на высокой скорости с нашим ПК, недоступной для любого типа стандарта беспроводной связи. Его постоянство обусловлено его эволюцией: если несколько лет назад мы говорили о соединениях со скоростью 100 Мбит / с, то сегодня у нас уже есть интерфейсы со скоростью 10,000 10 Мбит / с или XNUMX Гбит / с.

Мини-джек 3.5 мм и разъемы TRS

Это порт для подключения динамиков и микрофона. Разъем имеет 2 варианта: первый поддерживает соединения mini-jack с 2 кольцами, каждое из которых соответствует стереоканалу, третье кольцо означает, что микрофон можно использовать. Хотя есть системы, которые разделяют ввод и вывод в двух разных интерфейсах.

Вариантом такого типа подключения являются разъемы TRS, позволяющие подключить несколько динамиков в позиционную систему. Конечно, с ограничениями по полосе пропускания и качеству звука

Порты S / PDIF для цифрового звука

Когда DVD стал популярным, также стал популярным DOLBY Digital, который был первой действительно позиционной системой и, следовательно, требовал гораздо более высокой пропускной способности. Решение? Порт формата цифрового интерфейса S / PDIF или SONY / Phillips. Которая передает звук в цифровом формате через коаксиальный кабель в один порт.

В продвинутых системах с несколькими динамиками, таких как 7.1, используются эти типы разъемов. Которые намного лучше TRS. Не только из-за отсутствия необходимости в таком количестве кабелей, но и для обеспечения более высокого качества звука благодаря более высокой пропускной способности.

Порты PCI Express

Слоты PCI Express - это то место, где мы сегодня подключаем наши видеокарты и диски M.2 NVMe, а также другие периферийные устройства, хотя и менее используемые, требуют этого порта. Разработанный как преемник AGP и классического PCI, это стандарт, который появился в середине 2000-х и развивался до сих пор, когда версия 4.0 уже находится на рынке, версия 5.0 находится на пике запуска, а версия 6.0 уже закончил свой дизайн. Каждое поколение удваивает пропускную способность для связи,

Его особенность по сравнению с другими портами ввода-вывода заключается в том, что он наследует от AGP возможность доступа к Оперативная память системы напрямую. Конечно, с соответствующими механизмами управления. Это ключ к ЦП–GPU / ГРАФИЧЕСКИЙ ПРОЦЕССОР связь и возможность более эффективно копировать данные из NVMe SSD.

Порты въезда и выезда, которые перестали существовать

Эти порты больше не видны на ПК, их заменяют порты, которые выполняют ту же задачу, но с более высокой производительностью, лучшим потреблением или и тем, и другим. Хотя сегодня мы можем видеть их использование в некоторых материнских платах.

Порт RS-232 или DB9

Этот порт использовался для связи оборудования в эпоху мини-компьютеров. Особенно терминалы. Он был принят в ПК в первые годы и был портом ввода-вывода, главным образом, для периферийных устройств, таких как клавиатуры, мыши, модемы и т. Д.

Сначала он был заменен портом PS / 2, что касается мышей и клавиатур, высокоскоростные модемы начали использовать более продвинутые порты, такие как ISA, и постепенно они перестали использоваться, пока не были заменены USB. Когда это случилось, это была одна из самых бесполезных частей на ПК.

Порты Centronics

Знаменитый порт принтера, параллельный порт, который впервые появился на графических картах IBM MDA, а затем стал частью материнская плата. Его сняли с продажи, как только появился порт USB, и он стал настолько медленным, что отчаялся. Это 36-контактный параллельный порт, который изначально был разработан для принтеров и сканеров.

Со временем порт Centronics был заменен параллельным портом или портом DE9, который является параллельной версией порта DB9, поэтому он основан на стандарте RS-232. Поскольку оба они известны как порты принтера, их раньше путали, поэтому мы сгруппировали их в одном разделе.

VGA порт

Порт VGA был типичным стандартом для ЭЛТ-дисплеев ПК, и он просуществовал почти 20 лет, но оказался неспособным отображать изображение хорошего качества на ЖК-экране, поэтому его быстро вытеснили такие стандарты, как DVI. HDMI и DisplayPort.

Порт VGA связан с ЭЛТ-мониторами, но также использовался в проекторах. Его исчезновение связано с увеличением использования цифрового видео, что гораздо лучше понять с помощью ЖК-панелей, которые, занимая меньше места, в конечном итоге привели к замене телевизоров и мониторов аналоговыми сигналами.

Порт DVI

Порт DVI был попыткой VESA до DisplayPort запустить преемник VGA. На самом деле HDMI происходит от этого порта, с той разницей, что DVI не поддерживает контент HDCP, он не передает аудио и не развивался по мере развития HDMI. Его можно увидеть по телевизорам и мониторам со второй половины 2000-х годов.

Стандарт DVI имел 3 различных типа соединений: DVI-I мог передавать сигналы в аналоговом и цифровом виде, DVI-D только в цифровом и DVI-A только в аналоговом. Каждый с разной конфигурацией контактов. Эти различия, отсутствующие ни в HDMI, ни в DisplayPort, были одной из причин, по которым DVI не работал дольше.

Порт ввода-вывода предназначен для связи микроконтроллера с внешним миром, в цифровом виде . При этом никаких дополнительных предположений о формате данных или протоколе обмена не делается . В любом (за очень редким исключением) микроконтроллере есть как минимум один порт ввода-вывода.

При этом совершенно не обязательно, что порт позволяет обмениваться 8 битами информации. Вполне обычной является ситуация, когда порт реализует обмен всего несколькими битами, иногда даже одним. И эти биты не обязательно расположены по порядку.

В типичном случае каждый бит (вывод) порта может работать и как вход, и как выход. Но, по тем или иным причинам, могут накладываться дополнительные ограничения. Например, вывод может быть только выходом, или только входом.

В современных микроконтроллерах каждый бит порта может настраиваться отдельно . И управляться отдельно. Если требуется реализация конкретного протокола обмена через порт, то это необходимо делать программным путем, если в микроконтроллере нет аппаратного модуля для этого протокола.

Поскольку современные микроконтроллеры очень насыщены функционально, а число выводов микросхем ограничено, большинство выводов выполняет сразу несколько функций. Например, вывод может соответствовать биту порта ввода-вывода, входу АЦП, выходу встроенного ШИМ, входу программирования. И все это одновременно. Альтернативные функции выводов и управление ими сегодня рассматриваться не будут . Речь будет идти только о собственно портах .

Типы цифровых входов

Речь, как вы уже догадались, пойдет о выводах порта работающих как цифровые входы.

Простой (обычный) вход

Здесь все просто, такой вход можно рассматривать как обычный вход любой цифровой (логической) микросхемы. Два диода, расположенные в микроконтроллере, защищают вход от слишком большого напряжения или напряжения отрицательной полярности.

В некоторых случаях на такой вход все таки требуется подавать более высокое напряжение, например, при записи программы. В этом случае верхний диод (подключенный между входом и напряжением питания Vdd) отсутствует. При этом защита входа обеспечивается другими способами, которые мы не будем рассматривать.

Если входное напряжение может изменяться относительно медленно, между выводом порта и логикой микроконтроллера может устанавливаться триггер Шмитта

Промежуточный триггер не оказывает влияния на работу входа, с точки рения логической функции. Но он обеспечивает более четкую фиксацию уровней напряжения соответствующих логическим состояниям . Это бывает важным для повышения помехозащищенности и обеспечения надежной работы с медленно меняющимся входным напряжением (не всегда являющимся именно цифровым функционально).

В некоторых случаях можно управлять наличием/отсутствием такого триггера.

Подтягивающие резисторы на входах цифровых элементов устанавливаются для исключения их неопределенного состояния . Например, кнопка может при нажатии соединять вход логического элемента с общим проводом. Когда кнопка не нажата вход оказывается "подвешенным" в воздухе. А это означает, что его состояние не определено и может быть любым.

Что бы избежать неопределенности такой вход соединяют резистором с источником напряжения соответствующего заданному логическому уровню. В нашем примере, с напряжением питания Vdd. Если кнопка при нажатии соединяет вход с Vdd, то дополнительный подтягивающий резистор подключают между входом и общим проводом (Vss).

Кроме исключения неопределенного состояния подтягивающий резистор может обеспечивать некоторый минимальный ток через контакты кнопки, если речь идет о нашем примере.

Для уменьшения необходимого числа внешних компонентов подтягивающие резисторы для выводов работающих как входы могут устанавливаться внутри микроконтроллера

Такие внутренние резисторы являются довольно высокоомными предназначаются только для исключения неопределенного состояния входа . В большинстве случаев внутренние подтягивающие резисторы можно подключить или отключить либо для каждого вывода порта, либо для порта в целом.

На иллюстрации изображен внутренний резистор осуществляющий подтяжку к напряжению питания. Такие резисторы англо-язычной документации называют Pull-Up (подтягивающий в верх). Резисторы обеспечивающие подтяжку к уровню земли встречаются гораздо реже. Такие резисторы называют Pull-Down (подтягивающий вниз).

Подтягивающие резисторы могут устанавливаться как на обычные входы, так и на входы с триггерами Шмитта.

Типы цифровых выходов

Как и цифровые входы, цифровые выходы могут работать в нескольких режимам.

Стандартный двухтактный выход

Такой выход можно рассматривать как обычный выход цифровых логических элементов.

Такой тип выхода в англо-язычной документации называется Push-Pull . Здесь тоже установлены защитные диоды. Я специально нарисовал их слева, что бы не отвлекать от собственно реализации выходного каскада.

Два транзистора, которые никогда не бывают открытыми одновременно, обеспечивают формирование на выходе и уровня логической единицы (открыт верхний транзистор) и уровня логического нуля (открыт нижний транзистор).

Такой выход обеспечивает и путь для втекающего тока, и путь для вытекающего тока. При этом величина тока ограничивается и для собственно вывода, и для всех выводов порта в сумме. Имеется и ограничения на суммарный ток для микросхемы в целом.

О втекающих и вытекающих тока, как и о других параметрам микроконтроллеров я писал в статье " Микроконтроллеры для начинающих. Часть 35. Немного о электрических параметрах микроконтроллеров ", повторяться не буду.

Открытый коллектор, открытый сток

Такой тип выхода тоже есть в обычных логических элементах. Не смотря на то, что современные микросхемы используют, в большинстве своем, полевые транзисторы, такой тип выхода чаще называют именно "открытый коллектор". Хотя это и не совсем верно.

Фактически, здесь просто отсутствует верхний транзистор, что исключает возможность формировать вытекающий ток . То есть, такой выход может обеспечить только состояние логического нуля, а вместо логической единицы вывод оказывается в подвешенном состоянии .

Такие выходы можно объединять для реализации функции "монтажное ИЛИ" . Такие выходы часто используются для работы с системной магистралью выходящей за пределы печатной платы модуля (I2C, например). В некоторых случаях такие выходы могут работать при напряжении превышающем напряжение питания микросхемы.

На иллюстрации показан выход " истинный открытый сток ". Если верхний транзистор не исключен, но всегда закрыт, то выход по прежнему является выходом с открытым стоком. Но "истинным" его уже нельзя назвать. Чуть позже мы столкнемся с этой тонкостью в реальных микроконтроллерах.

Теоретически, возможна конфигурация выхода "открытый эмиттер" или "открытый исток". Однако в реальных микроконтроллерах она встречается чрезвычайно редко. Поэтому я не буду ее рассматривать.

Цифровой выход с ограничением скорости нарастания напряжения

Да, такие тоже бывают, хоть и реже. Ограничение скорости нарастания напряжения улучшает электромагнитную совместимость за счет уменьшения уровня генерируемых помех. Но при этом снижается и максимальная частота, на которой может работать такой выход .

Ограничение скорости нарастания выходного напряжения достигается просто - ограничением тока через каналы выходных полевых транзисторов. Это эквивалентно повышению их сопротивления.

Но как можно изменить сопротивление канала? Тоже очень просто - сопротивление канала зависит от напряжения на затворе. Если уровень технологии производства интегральных транзисторов достаточно высок, можно достичь высокой степени их идентичности. А это позволяет получить весьма близкие характеристики "напряжение на затворе - ток стока". Остается лишь открывать выходные транзисторы уменьшенным напряжением на затворе и цель достигнута. Это лишь один из вариантов.

Я не буду отдельно иллюстрировать такие тонкости управления транзисторами, поскольку это уже схемотехника, а не собственно работа порта ввода-вывода.

Двунаправленная работа вывода порта

Большинство выводов портов работают в двух направлениях, и как вход, и как выход. Как это обеспечить и не получить лишние проблемы? Все достаточно просто и давно применяется в дискретных логических элементах.

Если в двухтактном выходном каскаде оба транзистора закрыты, то выход оказывается "подвешенным", ни с чем внутри микросхемы не соединенным . Это называется третьим состоянием выхода . У цифровых элементов, выходы которых можно переводить в третье состояние, имеется отдельный вывод , который часто называют " входом разрешения выхода ". Например, OE (output enable) .

Читайте также: