GPIO作為常用個開關量控制信號,，廣泛應用于工業(yè)領域的數據采集和驅動控制,。當GPIO配置為DI和DO時，干節(jié)點與濕節(jié)點設計規(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:數字量輸入,，把生產過程中的數字信號轉換成計算機易于識別的“0”和“1”信號狀態(tài)。

　　DO：數字量輸出,，把計算機輸出的微弱數字信號轉換成能對生產過程中控制的“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,，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,、行程開關、旋轉開關,、溫度開關,、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,；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驅動阻抗設計

　　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構成一個分壓器,，定義入射波相對于OVDD的特定電壓，輸出驅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的驅動阻抗表

　　圖3  基于3.3V的驅動阻抗表

　　4,、設計隔離DI/DO的建議方案

　　在工業(yè)場合對DI/DO的設計都要考慮到隔離,，在隔離中比較常用的是光耦隔離。

　　圖4為光耦隔離數字量干節(jié)點電路,，其中的DIx,、GIx連接到觸點開關的兩端，當開關閉合時,，光耦輸入回路二極管導通,，輸出回路光電接收管導通，輸入端GPIx為低電平,；當開關斷開時,，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是光耦隔離數字量濕節(jié)點設計參考電路，輸入電壓范圍DC4V-18V,，并且內部自帶濾波功能,。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作為隔離數字量輸入接口，接開關量輸入時,，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作為隔離數字量輸出時,，由于芯片內部提供DO驅動電流為mA級且驅動電壓為1.8V或3.3V,，無法滿足所有的應用環(huán)境。DO應用于工業(yè)領域的開關量設計,，需更具不同的應用環(huán)境進行繼電器隔離,、電平轉換、電阻上拉設計,，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