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单片机外设模块汇总与介绍

2025/5/4 11:03:35 来源:https://blog.csdn.net/it_660/article/details/147447925  浏览:    关键词:单片机外设模块汇总与介绍

一、基础外设

  1. GPIO(通用输入输出)
    功能:数字信号输入/输出,支持推挽、开漏模式。

应用:控制LED、按键检测、数字传感器接口。

配置要点:

输入模式:上拉/下拉电阻配置

输出模式:驱动能力(如20mA限流)

复用功能:引脚复用为其他外设(如UART、SPI)

  1. 定时器/计数器(Timer/Counter)
    功能:

基础定时:延时、周期中断

PWM输出:控制电机、LED调光

输入捕获:测量脉冲宽度(如超声波测距)

常见类型:

通用定时器(TIM)

高级控制定时器(如STM32的TIM1)

看门狗定时器(独立看门狗IWDG)

二、模拟信号处理外设

  1. ADC(模数转换器)
    功能:将模拟信号(电压)转换为数字值。

关键参数:

分辨率:8/10/12/16位

采样速率:1Ksps~1Msps

通道数:单端/差分输入

应用:温度传感器(如NTC)、电池电压检测。

  1. DAC(数模转换器)
    功能:将数字值转换为模拟电压输出。

应用:音频信号生成、电机控制参考电压。

  1. 比较器(Comparator)
    功能:实时比较两路模拟电压,触发中断。

应用:过压保护、信号阈值检测。

三、通信接口

  1. UART(通用异步收发器)
    特点:全双工,异步通信,需约定波特率。

应用:调试信息输出、GPS模块通信。

扩展协议:Modbus、AT指令。

  1. SPI(串行外设接口)
    特点:全双工,同步通信,主从模式,支持高速(10~100MHz)。

应用:Flash存储器(如W25Q128)、显示屏驱动(如OLED)。

关键信号:SCK、MOSI、MISO、CS。

  1. I2C(两线式串行总线)
    特点:半双工,多主从架构,地址寻址。

应用:EEPROM(如AT24C02)、传感器(如BMP280)。

关键参数:标准模式(100kHz)、快速模式(400kHz)。

  1. CAN(控制器局域网)
    特点:差分信号抗干扰,多主机通信。

应用:汽车电子、工业总线(如CANopen协议)。

四、高级功能外设

  1. PWM(脉宽调制)
    功能:通过占空比控制输出等效电压。

应用:电机调速、呼吸灯、舵机控制。

  1. DMA(直接存储器访问)
    功能:无需CPU干预,实现外设与内存间高速数据传输。

典型场景:ADC多通道连续采样、SPI大批量数据传输。

  1. RTC(实时时钟)
    功能:独立计时,支持日历、闹钟。

关键特性:低功耗、后备电池供电。

  1. USB
    类型:

USB Device:模拟U盘、HID设备(如键盘)

USB Host:连接U盘、打印机

协议栈:需集成USB库(如STM32的USB FS/HS)。

五、特殊功能外设

  1. 看门狗(Watchdog)
    独立看门狗(IWDG):硬件复位,防程序跑飞。

窗口看门狗(WWDG):需在指定时间窗口内喂狗。

  1. 加密模块
    功能:AES、SHA硬件加速,真随机数生成(TRNG)。

应用:物联网设备安全认证。

  1. LCD控制器
    功能:直接驱动段码屏或TFT液晶屏。

接口类型:8080并行接口、RGB接口。

六、选型与开发建议

根据需求选择外设:

低功耗项目:优先选支持多种休眠模式的外设。

高速通信:需SPI+DMA组合。

资源冲突注意:

外设复用同一引脚时需配置Alternate Function。

中断优先级管理(如UART接收中断 vs 定时器中断)。

常见问题:

ADC精度不足:注意参考电压稳定性,添加滤波电路。

SPI通信失败:检查时钟极性和相位(CPOL/CPHA)。

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