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(dāng)GPIO配置為DI和DO時,，干節(jié)點(diǎn)與濕節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)易于識別的“0”和“1”信號狀態(tài),。

　　DO：數(shù)字量輸出，把計(jì)算機(jī)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(diǎn)介紹

　　干接點(diǎn)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(diǎn)之間沒有極性,，可以互換；

　　常見的干節(jié)點(diǎn)：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(diǎn)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(diǎn)之間有極性,，不能反接。

　　常見的濕節(jié)點(diǎn)有：NPN三極管的集電極輸出和VCC,、達(dá)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(jì)

　　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(jì)為DO時需要注意哪些事項(xiàng)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(jì)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(jì)隔離DI/DO的建議方案

　　在工業(yè)場合對DI/DO的設(shè)計(jì)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(diǎn)電路,，其中的DIx,、GIx連接到觸點(diǎn)開關(guān)的兩端，當(dāng)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(dāng)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(diǎn)傳輸電纜示意圖

　　圖5是光耦隔離數(shù)字量濕節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)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(diǎn)的正端接于DIx接口,，將負(fù)端接于GIx接口，當(dāng)輸入的電壓大于4V小于18V時,，光耦導(dǎo)通,；當(dāng)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(jì),，需更具不同的應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行繼電器隔離、電平轉(zhuǎn)換,、電阻上拉設(shè)計(jì),，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