硬件知识的基础学习_硬件学习

GPIO、继电器、三极管、PWM、MOS管 的 输入与输出。

本人没有系统的学习过专业的硬件知识，只有在实践过程中向前辈简单的学习，若有问题，还请大佬指正。模板的例程原理图放在最后。

目录

一、GPIO

1.1 输入与输出的区别

1.2 输入

1.2.1 电流流向和电阻区分上拉输入和下拉输入

1.2.2 浮空输入

二、三极管

三、继电器

四、MOS管

4.1 三个极的判定

4.2 N沟道与P沟道的判定

4.3 输入与输出和二极管的判断

4.4 导通条件

五、PWM

例程原理图

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正极、负极、地、低电平、高电平。

负极一般接地（不唯一，有的负极接电源）、正极一般接电源、低电平大小跟地差不多(但比地高)、高电平一般跟电源电压差不多。低电平有效还是高电平有效看硬件电路怎么设计的，所以有的按键按下为0，有的按键按下为1。

一、GPIO

我们平时用到的GPIO模式：输入(上拉、下拉、浮空)、输出

1.1 输入与输出的区别

我认为，输入是对GPIO口电平状态的获取与控制；输出是GPIO对电路电平的控制。

1.2 输入

1.2.1 电流流向和电阻区分上拉输入和下拉输入

以按键举例，OPEN-MCU为按键，GND在下方，电流是从上往下流，经过电阻接地，所以这是下拉电阻，GPIO模式为下拉输入。当按键按下时，电平为高电平，即高电平有效。所以上拉电阻，按键按下，电平为低电平。

1.2.2 浮空输入

简单理解：

高电平有效

下拉输入时，按键按下，电平为高，按键松开，电平为低。

浮空输入时，按下按下，电平为高，按键松开，无电平。

二、三极管

三极管分为PNP和NPN，都是作为开关起导通作用，以电压为导通条件。

b:基极    e:发射极     c:集电极

    NPN                                                                                                                       PNP

                                                                        

NPN：箭头朝外，箭头始端电压比箭头末端电压高，三极管导通，b比e 电压高.

PNP：箭头朝内，箭头始端电压比箭头末端电压高，三极管导通，e比b 电压高.

三、继电器

M+/S 和M-/S为GPIO开关控制继电器吸合方向。

VBAT-（地）在上，电流为从下到上，电阻为下拉，GPIO模式为下拉输入(浮空输入也行)，高电平有效。

 当两端都没有按下，即低电平或无电压时，三极管无电压差，不导通。

当M+/S按下 ，M-/S没按下，如下图所示形成回路，继电器形成回路3-4 吸合2-9形成2-10.

 继电器吸合后，D6下方输入PWM方波占空比与上方回路相同则正转，若不同则反转以此利用继电器来控制电机的正反转。

四、MOS管

MOS分为NMOS和PMOS，以电压为条件起开关作用。

4.1 三个极的判定

G极(gate)—栅极。
S极(source)—源极，不论是P沟道还是N沟道，两根线相交的就是S极。
D极(drain)—漏极，不论是P沟道还是N沟道，是单独引线的那边D极。

4.2 N沟道与P沟道的判定

箭头指向G极的是N沟道
箭头背向G极的是P沟道

4.3 输入与输出和二极管的判断

 二极管跟箭头方向一致，输入端为二极管箭头方向，另一端则为输出端。

4.4 导通条件

N沟道：G极电压 > S极电压

P沟道：G极电压 < S极电压

箭头末端电压 > 箭头始端电压 （跟三极管导通条件电压相反）

五、PWM

 当PWM没有输入，即低电平，Q6三极管无电压差不导通，Q4也无电压差也不导通，即MOS管同理也不导通。

 当PWM输入高电平时，三极管和MOS管导通，PWM输入为了让各个开关（三极管和MOS管导通）PWM导通MOS管后与上方继电器电压形成回路，正常工作。PWM控制开关（高电平）来驱动开关打开使得电机转动，高电平打开时间占周期越大，即占空比越大，电机转速越快。

（1）→（2）→（3）→（4）  1导通后，2导通，3导通，最后4导通。

 PWM工作没有使用到Q5，那Q5三极管时干嘛用的？

PWM正常工作时，Q5三极管堵塞。板子上电过程中，电路中有电压，为了快速放电就会导通Q5接地。

例程原理图：