原创 MCU篇之慎用“假”OD门

除了传统51单片机之外，一般的MCU都有较强的IO功能，可以设置为几种常见的配置方式：推挽输出、OD输出、浮空输入、上下拉输入等。有时候，我们需要把IO设置为OD输出方式，写“０”时由下拉管主动把电压拉低，写“１”时由外部上拉至特定的电压水平。OD门可用于实现信号的相与，或者直接驱动较高电压等级的电路。

然而，为了实现对IO口的保护，MCU厂家一般都会为每一个IO口对地VSS和电源VDD都并接反向二极管，可作为ESD保护。这样一来，所谓的OD门输出模式，其实是“假”的OD门。

以STM32为例（图1），当IO设置为OD门时，只有下拉管N-MOS工作。向输出寄存器写0，N-MOS管导通，输出低电平；向输出寄存器写1，N-MOS管截止，输出为高阻。在图中我们可以看到，管脚的末端被两个反向二极管并接到VSS和VDD或者VDD_FT（5V容忍ＶDD）。就是说，外部对IO引脚的上拉电压无法超过VDD或者5V（忽略二极管压降），它们并不是严格意义上的OD门。

图1

图2

看图2，意图是用STM32（供电3.3V）的IO口PB9驱动一个三极管，用12V驱动一个负载，PB9设置为OD输出方式，根据OD门的特性，好像这个电路是可以工作。由以上的分析得知，这个电路是有问题的，当往PB9输出寄存器写1时，IO口的电压被上拉至5V（或5+0.7V），三极管还是导通，无法完成关断操作。

图3

相比于图2，图3这个电路却可以正常工作。首先，驱动负载的电压变成了5V，查阅STM32的数据表得知，PB9这个引脚具有5V容忍能力，看图4，I/O Level一栏有“FT”标记的IO口，都具有5V容忍能力。当这样的IO口设置为OD门时，是可以驱动5V水平的电路的。

图4

要注意的是，STM32只是有一部分的IO口具备5V容忍能力，图4中PB5就不具备5Ｖ容忍，在设计电路的时候就要多加注意。