学习Ai8051U第三集-上难度了，给无从下手的同学普及下算法和原理

孙***

今天本来还想继续感慨，没想到冲哥讲的上难度了，内容到不复杂，前面都是些Keil的配置和C语言的语法知识，但到了后期讲到P0M0、P0M1，P4M0、P4M1的时候，我相信大家都有些疑惑，而且PPT上写的是P0M1、P0M0，正好和冲哥写的是反向的，这都是为什么呢？
下面我给大家从软件层面补习一下!
首先回答第一个问题：
1.提问：“明明只是要控制P00的节点引脚，为什么还要控制P40的引脚？”
1.回答：我们在操作C8051(或则C89C52)芯片的时候，一般都是P^0的写法，即操作哪组灯就编写哪组，但是Ai8051U的控制逻辑不同，请看下图：

那个VCC就是供电电压，你可以认为就是电池的正极，那个红框就是开关，即如果要让电流流到下面就要打通P40（就是P4.0），所以先给P40打开，然后三极管才能通，之后打开P00才可以构成回路，那个P00（就是P0.0）就是负极，之后大家就知道了，即形成了回路，灯就亮了。
2.提问：“为什么要设置P40=0；P00=0呢？为什么不设置成P40=1；P00=1呢？”
2.回答：因为赋值为0代表为负极接入，即VCC是正极3.3V,流入到P40、P00时候，他俩肯定得是电池的负极啊。而如果给P40=1、P00=1,则表示接入正极，即VCC、P40、P00都为3.3V，那正极对正极就没电流了，因此P40=0；P00=0。这时有的朋友就问了，这个电路图哪有什么正极和负极啊，我们初中、高中学的物理都是一个完整的回路，这个根本就看不出来啊！没错这图表达的意思比较简要，实际上的接法和你的初高中原理是一样的，只是内部复杂了一些，所以芯片的引脚接法图根本就没画全，误导你觉得芯片电路很难度，我就这么告诉你，芯片就是你初中学的电路并联、串联啥的，别想太难就好了。
3.提问：“关于P0M0、P0M1，到底是啥？！并且下图是如何计算的？”

3.回答：P0M0、P0M1(类似的还有P1M0，P1M1；P2M0，P2M1以此类推)是通过这两个属性配置P0组引脚电位、逻辑状态的配置项，即P0组有8个引脚，每个引脚有四种电位逻辑状态，分别是“准双向口”，“推挽输出”，“高阻输入”，“开漏输出”。
就拿P00来说，P00有4中状态，
假如P0组的引脚只有两种状态，那么仅需要P0M0就够用了，P0M0是一个字节（8位），即二进制为 0000 0000，其中每一位标志一个引脚状态，如下：
0：表示“准双向口”
1：表示“推挽输出”
举例 P0M0为 0100 0000 则表示 P06 为 “推挽输出”，其他7个都是“准双向口”。（因为二进制的bit排序是从右到左的，此低到高的）
而事实偏偏P0的引脚有四种状态，单靠P0M0就不够了，所以还需要加1位，也就是出现P0M1，其中P0M1用在第二位、高位上，也就是如下：

00：表示“准双向口”
01：表示“推挽输出”

10：表示“高阻输入”
11：表示“开漏输出”
其中最左的一位就是由P0M1表示的，最右一位是由P0M0表示的，M1、M0也正符合二进制的从右到左，低到高的顺序，所以冲哥的PPT里面的代码写的是 “P0M1=0;P0M0=1”,而不是“P0M0=0;P0M1=1”，估计是原创是想让大家了解高低位的顺序，而故意为之。
在冲哥的视频里面也体现了这个说法，如下图：

其中左面红框里就说明了M1是代表高位，并放到了左边。

好的，感谢stc这么有意义的一课，继续坚持！！！

附件说明：

OK最后我们说一下，这四种状态代表什么(网上找的例图，可能又不准确的地方，还请指正)：

准双向口
准双向I/O模式与标准51相比，虽然在内部结构上不同，但是在用法上相同，比如要作为输入时，都必须先写“1”置成高电平，然后才能去读引脚的电平状态。
准双向口，也就是说不是真正的双向口，真正意义上的双向口是需要通过设置专门的“输入输出方向寄存器”将IO口设为输入模式或者输出模式，才能实现对应的输入输出功能。而准双向口则不需要设置，作为输出时直接向口线寄存器写；作为输入时则需要先向IO口写1再去读。准双向口的内部电路结构如下如所示：

由图可以看出当口线寄存器为1时，左边的场效应管断开，右边的场效应管导通，于是输出被电源上拉为1，输出高电平；当口线寄存器为0时，左边的管子导通，右边的管子截止，输出管脚相当于直接通过左边的管子接地，输出低电平。在读取数据时，如果口线寄存器的值为1，当管脚接低电平时，采集到时输入数据为1，反之为0，这种情况下是可以正确的读取数据的，但是如果口线寄存器的值为0 ，则左边的场效应管导通，输出相当于直接与地线相连，此时无论外部输入为高电平还是低电平，采集到的输入数据都是0，这样就不能正确的读取数据了。所以对于准双向口，作为输入口使用时，必须先向该IO口写1，再读取，这就是准双向口的特点。


推挽输出
不论输出高电平还是低电平都能驱动较大的电流，比如输出高电平时可以直接点亮LED（要串联几百欧限流电阻），而在准双向I/O模式下很难办到。

与准双向口类似，只是右边的场效应管为强上拉作用，因而输出电流较大，适用于需要大电流驱动的场合。在使用推挽结构时，要注意不要将两个IO口短接，因为如果一个IO口为高电平而另外一个为低电平时，会有很大的电流流入芯片，可能烧坏芯片。



高阻输入
高阻输入模式的特点是只能作为输入使用，但是可以获得比较高的输入阻抗，这在模拟比较器和ADC应用中是必需的。如下图


当IO口处于高阻态时，我们也将其称为浮空输入状态，此时其电平是不确定的，既不是高电平也不是低电平。我们可以想象成，单片机在检测IO口的电平高低时，相当于在CPU里面有一个类似电压表的东西，并且这个电压表内阻很大，假设内阻为100MΩ（示意图如下）。在这里，我们可以把这个电压表的内阻称为这个IO口此时的输入电阻。

现在设想，当我不小心用手碰到了IO端口，而由于人体本身就是阻值很大的导体，周围有很多电磁波干扰，手上可能存在一些很微弱的电流，这个时候，电压表的读数就会发生变化，单片机读取的电平高低就会变。高阻态表现出来的结果就是外界。

开漏输出
开漏模式与准双向模式相似，但是没有内部上拉电阻，输出0时为低电平，输出1时为高阻状态。开漏模式的优点是电气兼容性好，可以提高输出高电位的电压值，如通过电阻接12V，则输出的高电平就是12V了，如果外部上拉电阻接3V电源，就能和3V逻辑器件接口，如果上拉电阻接5V电源，又可以与5V逻辑器件接口。此外，开漏模式还可以方便地实现“线与”逻辑功能。
开漏（open drain），这里的“漏”指的是场效应管的漏极（drain），对应于三极管的集电极（collector），开漏就是指场效应管的漏极保持开路，直接接出作为输出口，如下图所示：

从图中可以看出，当口线寄存器为0时，管子导通，输出直接通过管子接地，输出低电平；当口线寄存器为1时，管子截止，输出脚相当于悬空，为高阻态，因此开漏输出接口不能够正确的输出高低电平。对于开漏输出结构，输出必须接上拉电阻，才能够正常使用，如下图所示：

外接了上拉电阻后，当口线寄存器为0时，输出被电源上拉为高电平，口线寄存器为0时，输出口通过管子直接接地，为低电平，这样就可以正确的读取外部数据了。

很多芯片都提供开漏输出结构，这是因为开漏输出结构有很多优点：

a. 充分利用外部电路的驱动能力，减小芯片内部的驱动，从而降低芯片的功耗，提高芯片工作稳定性

b. 可以通过改变上拉电源的电压，改变信号的传输电平，比如某芯片的输出为3.3V电平，其输出口的上拉电源可以为5V，这样就很方便的实现了电平转换。

当然，开漏输出也存在明显的缺点：在输出脉冲信号时，在脉冲的上升沿，电源通过上拉无源电阻对负载充电，其速度较慢，导致上升时间变长，因而会导致脉冲上升沿变坏，上拉电阻阻值越大，充电时间就越长，因此其速度越慢，而阻值较小时，其功耗又会变大，因此在设计时要兼顾速度和功耗。而对于下降沿，电源通过芯片内部的场效应管放电，其速度较快，所以上拉电阻对脉冲的下降沿影响不大，某些情况下可以考虑用下降沿输出。