电路设计必知的MCU IO口用作输出和输入时要串联

Part 01

前言

MCU IO口用作输出和输入时要串联多大的电阻才合适？想必刚做硬件设计的工程师一定会有这个疑问，在回答这个问题之前，我们需要了解两个名词：拉电流和灌电流，什么是拉电流？什么是灌电流？很多人傻傻分不清，今天我们就详细说一下。

拉电流和灌电流其实就是把外部负载连接到电路，系统，微控制器或其他电子设备的连接方式。以下图为例，电路图中的负载为1k电阻，当然也可以是消耗电流的任何负载，例如LED和串联电阻的组合体，或者是继电器的线圈，灯泡等。电路图中的设备可以是任何电子电路或设备，例如微控制器，FPGA，CPLD，逻辑电路等。

Part 02

拉电流和灌电流

当我们在微控制器引脚和GND之间连接1K的负载电阻时。当微控制器引脚输出为高电平（逻辑1）时，微控制器将向负载提供电流。在此配置中，逻辑1将为负载供电，如果负载是LED，那么就是点亮LED，逻辑0将停止为负载供电，也就是关闭LED。

所以说当负载连接到设备，从而电流从电源流到设备中时，这样的连接方式就是拉电流。需要注意的是，不要超过IC可以输出的最大电流，以免损坏IC。比如下图是某MCU规格书中关于IO口拉电流和灌电流限值的截图。

那么灌电流就更好理解了，举个例子，在电源（例如+ 5V）和微控制器引脚之间连接了电阻或LED。当微控制器引脚被切换为高电平（逻辑1）时，负载电流被切断。当微控制器将引脚切换为低电平（逻辑0）时，电流流过负载，这样的连接方式就是灌电流。同样灌电流也是有限制的，设计时应查到IC的最大灌电流能力是多少。

Part 03

总结

总结一下，拉电流就是流出，灌电流就是流入，二者都是有限制的，不可超过IC规格书中规定的最大值。回到我们最开始的问题，当MCU IO口用作输出和输入时要串联多大的电阻才合适呢？其实就是去查阅MCU规格书中定义的单个IO以及所有IO加在一起的拉电流和灌电流限制，然后通过计算确认不要超过规格书定义的限制即可。