GPIO作為常用個開關(guān)量控制信號,，廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集和驅(qū)動控制,。當GPIO配置為DI和DO時,，干節(jié)點與濕節(jié)點設(shè)計規(guī)范是否一致呢,？GPIO配置為DI采集時,，隔離方案是選擇繼電器隔離還是光耦隔離呢,？
1,、什么叫DI/DO
DI:數(shù)字量輸入,，把生產(chǎn)過程中的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成計算機易于識別的“0”和“1”信號狀態(tài),。
DO：數(shù)字量輸出,，把計算機輸出的微弱數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成能對生產(chǎn)過程中控制的“0”和“1”信號狀態(tài)。
2,、DI/DO的干濕節(jié)點介紹
干接點的定義：
無源開關(guān),，具有閉合和斷開的2種狀態(tài)，2個接點之間沒有極性,，可以互換,；
常見的干節(jié)點：有限位開關(guān)、行程開關(guān),、旋轉(zhuǎn)開關(guān),、溫度開關(guān)、各種按鍵以及各種傳感器的輸出等,。
濕接點的定義是：有源開關(guān),；具有有電和無電的2種狀態(tài)；2個接點之間有極性,，不能反接,。
常見的濕節(jié)點有：NPN三極管的集電極輸出和VCC、達林頓管的集電極輸出和VCC,、紅外反射傳感器和對射傳感器的輸出等,。
3、DI/DO驅(qū)動阻抗設(shè)計
此處以NXP i.MX 6UL為例,，常規(guī)對于GPIO作為輸出接口時,，OVDD電壓為1.8V或3.3V，若GPIO設(shè)計為DO時需要注意哪些事項呢？
此處以DO為示例,，Rpu/Rpd和Ztl構(gòu)成一個分壓器,，定義入射波相對于OVDD的特定電壓，輸出驅(qū)動阻抗是從這個分壓器計算出來的,。
圖1 分壓器等效電路
圖2 基于1.8V的驅(qū)動阻抗表
圖3 基于3.3V的驅(qū)動阻抗表
4,、設(shè)計隔離DI/DO的建議方案
在工業(yè)場合對DI/DO的設(shè)計都要考慮到隔離，在隔離中比較常用的是光耦隔離,。
圖4為光耦隔離數(shù)字量干節(jié)點電路,，其中的DIx、GIx連接到觸點開關(guān)的兩端,，當開關(guān)閉合時,，光耦輸入回路二極管導(dǎo)通，輸出回路光電接收管導(dǎo)通,，輸入端GPIx為低電平,；當開關(guān)斷開時，光耦輸入回路二極管截止,，輸出回路光電接收管截止,，輸入GPIx被電阻上拉為高電平。
圖4 干節(jié)點傳輸電纜示意圖
圖5是光耦隔離數(shù)字量濕節(jié)點設(shè)計參考電路,，輸入電壓范圍DC4V-18V,，并且內(nèi)部自帶濾波功能。用戶只需將濕節(jié)點的正端接于DIx接口,，將負端接于GIx接口,，當輸入的電壓大于4V小于18V時，光耦導(dǎo)通,；當輸入的電壓小于1V時,，光耦截止。
圖5 光耦隔離DI輸入示意圖一
DI作為隔離數(shù)字量輸入接口,，接開關(guān)量輸入時，用戶必須在外部電路加上拉電源,，簡化的連接示意圖如圖6所示,。其中VCC_GPI為外部隔離電源，輸入范圍為4V~18V,，GND_GPI為外部隔離地,，電阻R1在開關(guān)斷開時保證GIx為低電平，阻值為100KΩ即可,。
圖6 光耦隔離DI輸入示意圖二
DO作為隔離數(shù)字量輸出時,，由于芯片內(nèi)部提供DO驅(qū)動電流為mA級且驅(qū)動電壓為1.8V或3.3V，無法滿足所有的應(yīng)用環(huán)境。DO應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的開關(guān)量設(shè)計,，需更具不同的應(yīng)用環(huán)境進行繼電器隔離,、電平轉(zhuǎn)換、電阻上拉設(shè)計,，可有效防止電壓信號的反向灌入燒毀芯片,。
圖7 隔離電路DO輸入示意圖
圖8 M6708U-T系列工控核心板