软件工程师学习硬件原理图--第一讲看懂GPIO和门电路

开篇引言：

开这个的原因是因为，对于一个从小搞软件，除了电容，电阻，还有用过蓝福电池、奥迪双钻电池的我，真一直都搞求不懂这些硬件原理图，所以对于FPGA工程师来说，至少你得会看原理图吧，原理图都不会看，那写个锤子的程序哟，还怎么分配管教，就像学单片机的童鞋一样，单片机只知道写流水灯，电路不会，那也顶个肺。有很多人就说，去看模电，数电，跟着做做就会了，然而书本上面讲的都是什么基尔霍夫定理，这顶个毛用，我们就只要看懂原理图，你叫我们绕这么一大圈子，岂不是浪费我们时间，得力不讨好。

我一直不是希望自己会画多少层的板，这些有专门的硬件工程师做，但是，至少原理图会得看，而且每次我想搜一搜什么Alti design，这些PCB的视频教学，都将这个软件怎么用，不讲解为毛这里要这么画。所以，经过重重摸索，我决定对此开设一个专题讲解，针对软件工程师如何学习原理图，最终实现能够看懂原理图就是我们的目的了。

欢迎专业的硬件工程师点评补充指导！

1. 最简单的3.3V点亮小灯

如上图

如果我们输出电平为1，就3.3V，就可以点亮LED。

如上图

如果我们不关闭按键，此时没有电流，MCU连接的点就是3.3V。

一旦开关按下，电流导通，此点的电压就是0.

所以，我们就可以通过输入的此点的电压是0还是3.3v（1）来判断开关是否按下。

下面我们可以看看实际的电路原理图

想让LED点亮，我们就让nLED1输出低电平，这样就有电流流过了。

通过搜索nLED1,我们就可以搜索到，接到了GPF4这个引脚

如何设置为输出引脚呢？我们需要找到对应的芯片手册，查看该引脚GPF4，怎么配置。

可以看到，我们配置为01，就是output.

- 三极管

口诀：箭头朝内 PNP，导通电压顺箭头过

三极管有截止、放大、饱和三种工作状态，我们通常用截止区、饱和区。

记住：总之是箭头的始端比末端高 0.7V 就可以导通三极管的 e 极和 c 极。否则视作断路。

三极管的用法特点，关键点在于 b 极（基极）和 e 级（发射极）之间的电压情况，对于PNP 而言，e 极电压只要高于 b 级 0.7V 以上，这个三极管 e 级和 c 级之间就可以顺利导通。也就是说，控制端在 b 和 e 之间，被控制端是 e 和 c 之间。同理，NPN 型三极管的导通电压是 b 极比 e 极高 0.7V，总之是箭头的始端比末端高 0.7V 就可以导通三极管的 e 极和 c 极。

三极管基极通过一个 10K 的电阻接到了单片机的一个 IO口上，假定是 P1.0，发射极直接接到 5V 的电源上，集电极接了一个 LED 小灯，并且串联了一个 1K 的限流电阻最终接到了电源负极 GND 上。

如果 P1.0 由我们的程序给一个高电平 1，那么基极 b 和发射极 e 都是 5V，也就是说 e到 b 不会产生一个 0.7V 的压降，这个时候，发射极和集电极也就不会导通，那么竖着看这个电路在三极管处是断开的，没有电流通过，LED2 小灯也就不会亮。如果程序给 P1.0 一个低电平 0，这时 e 极还是 5V，于是 e 和 b 之间产生了压差，三极管 e 和 b 之间也就导通了，三极管 e 和 b 之间大概有 0.7V 的压降，那还有(5-0.7)V 的电压会在电阻 R47 上。这个时候，e 和 c 之间也会导通了，那么 LED 小灯本身有 2V 的压降，三极管本身 e 和 c 之间大概有 0.2V的压降，我们忽略不计。那么在 R41 上就会有大概 3V 的压降，可以计算出来，这条支路的电流大概是 3mA，可以成功点亮 LED。

参考了：

https://blog.csdn.net/kk_01110001b/article/details/80543536

上拉电阻就是给悬空状态一个高电压状态

下拉电阻就是给悬空状态一个低电压状态

所以我们就知道下图，我们就知道这是一个上拉电阻了

下图是一个下拉电阻

原文链接：

https://blog.csdn.net/ciscomonkey/article/details/86327847