C语言面试之旅：掌握基础，探索深度（面试实战之单片机——IO）

????????梦想和自由一样，都有代价，但都值得。

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引言

????????单片机是一种微控制器，它包含一个处理器、存储器、定时器和I/O端口等。I/O端口是单片机与外部设备进行通信的接口。通过I/O端口，外部设备可以输入和输出数据到单片机中。

????????在单片机中，I/O端口可以分为输入端口和输出端口。输入端口用于接收外部设备的信号，而输出端口则用于将数据发送到外部设备。

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1. 输入和输出模式

   • 在输入模式下，IO口充当接收器，可以读取外部设备发送的信号。这种模式适用于读取开关状态、传感器数据等。

     #include <reg52.h> // 包含单片机头文件  
       
     void main() {  
         while (1) { // 无限循环  
             if (P2 == 0x00) { // 如果P2端口全部为0  
                 P1 = 0x00; // 将P1端口全部置0  
             } else { // 否则  
                 P1 = 0xFF; // 将P1端口全部置1  
             }  
         }  
     }

   • 在输出模式下，IO口充当驱动器，可以向外部设备发送信号。这种模式适用于控制LED灯、继电器、电机等外部设备。

#include <reg52.h> // 包含单片机头文件  
  
void main() {  
    while (1) { // 无限循环  
        P1 = 0x00; // 将P1端口全部置0  
        delay(1000); // 延时1秒  
        P1 = 0xFF; // 将P1端口全部置1  
        delay(1000); // 延时1秒  
    }  
}  
  
void delay(unsigned int time) { // 延时函数  
    unsigned int i, j;  
    for (i = 0; i < time; i++) {  
        for (j = 0; j < 1275; j++);  
    }  
}

1. .

2. 输入缓冲

   • 输入缓冲通常由CMOS（互补金属氧化物半导体）电路构成，用于接收外部设备发送的信号，并提供电平转换和电流放大功能。
   • 输入缓冲可以通过配置寄存器来设置输入电平电压的触发阈值，以适应不同的输入信号电平要求。

3. 输出驱动

   • 输出驱动是用于向外部设备发送信号的电路，能够提供足够的电流和电压来驱动外部设备。
   • 输出驱动的能力通常由IO口的指定参数（如最大输出电流）来定义，需要根据外部设备的要求选择适当的IO口。

4. 输入状态寄存器

   • 输入状态寄存器用于存储IO口的输入状态，可以通过读取该寄存器来获取外部设备发送的信号状态。
   • 输入状态寄存器中的位对应于每个IO口，可以判断IO口是处于高电平还是低电平状态。

5. 输出状态寄存器

   • 输出状态寄存器用于存储IO口的输出状态，可以通过写入该寄存器来控制IO口的输出信号状态。
   • 输出状态寄存器中的位对应于每个IO口，可以设置IO口为高电平或低电平输出。

6. 上拉和下拉电阻

   • 上拉电阻和下拉电阻用于确保IO口在未连接外部设备时保持稳定的电平状态。
   • 上拉电阻将IO口连接到高电平，而下拉电阻将IO口连接到低电平。
   • 上拉和下拉电阻可以通过配置寄存器来使能或禁用。

7. 中断功能

   • 中断功能允许IO口在特定事件发生时触发中断请求，以便及时处理相应事件。
   • 中断可以是外部中断，当外部设备信号发生变化时触发；也可以是内部中断，当IO口状态满足特定条件时触发。
   • 中断功能可以通过配置寄存器和中断向量表来实现。

     #include <reg52.h> // 包含单片机头文件  
       
     sbit led=P2^0; // 定义LED灯  
       
     void main() {  
         while(1) { // 无限循环  
             // 中断允许设置  
             IT0=1; // 外部中断0下降沿触发方式  
             EA=1; // 中断总允许  
         }  
     }  
       
     void exter0() interrupt 0 { // 外部中断0服务程序  
         led=~led; // LED灯反转  
     }

8. IO口编址和寄存器配置

   • IO口通常通过特定的寄存器进行配置和控制。寄存器的地址和位定义根据单片机型号和厂商而异，需要查阅相应的单片机手册和参考资料来了解具体的编址和配置方法。

9. IO口的引脚分配和映射

   • 单片机的IO口引脚分配和映射关系取决于具体的单片机型号和封装形式。
   • 在设计电路板时，需要根据单片机引脚图和外部设备的连接需求，将相应的IO口引脚与外部设备正确连接。

     #include <reg52.h> // 包含单片机头文件  
       
     // 定义IO口  
     sbit led=P2^0; // P2.0口为LED灯  
     sbit key=P1^0; // P1.0口为按键  
       
     // 定义寄存器  
     typedef unsigned int u16; // 定义无符号整型数变量  
     typedef unsigned char u8; // 定义无符号字符型数变量  
       
     sbit dula=P2^6; // P2.6口为段锁存器  
     sbit wela=P2^7; // P2.7口为位锁存器  
       
     u8 code smgduan[]={ // 定义段码表  
         0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f,  
         0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07,  
         0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c,  
         0x39, 0x5e, 0x79, 0x71  
     };  
       
     void delay(u16 i) { // 延时函数  
         while(i--);  
     }  
       
     void main() {  
         while(1) { // 无限循环  
             if (key==0) { // 如果按键按下  
                 dula=0; // 段锁存器清零  
                 wela=1; // 位锁存器置1  
                 delay(100); // 延时一段时间  
                 key=~key; // 反转按键状态  
                 dula=1; // 段锁存器置1  
                 delay(100); // 延时一段时间  
             } else { // 否则  
                 dula=1; // 段锁存器置1  
                 wela=0; // 位锁存器清零  
                 delay(100); // 延时一段时间  
                 led=~led; // LED灯反转  
                 dula=0; // 段锁存器清零  
                 delay(100); // 延时一段时间  
             }  
         }  
     }