2023-08-17 update: summary 中添加开关状态

Intro

在阅读之前有一点需要注意的是，我们的输出、输入，和 PLC 的输出、输入不一样，PLC 的输出和输入是带着电源的，我们的不带电源。这点对输入很好理解，但是对于输出，不能理解成我们输出电压，我们的输出只是一个开关。

Input

一些标记

• 左侧
  • OP_IN0：外部看到的 IN0
  • COMIN1：外部看到的 IN 口的 COM 口
• 右侧
  • ⏚ ：地 GND
  • GPIO1_C0_Z：连到上级芯片（主芯片）。
• 中间
  • PS2805：光耦，如果 1 2 引脚间有电压差，就会发光，会激发 3 4 引脚间的光敏二极管，即 3 4 导通，也就是 有电压差，开关闭合

  

右（内）侧电路

先说简单的：

• 工作状态：3 4 引脚间的光敏二极管导通，GPIO1_C0_Z 的电压等于 3 引脚的 GND，低电平
• 停止工作状态：3 4 引脚间的光敏二极管开路断开，GPIO1_C0_Z 的电压等于 VCC_1V8_S0，高电平

左（外）侧电路

• COMIN1 高电平
  • OP_IN0 低电平，1 2 之间有电压差，中间的光耦工作。
  • OP_IN0 高电平，1 2 之间无电压差，中间的光耦不工作。
• COMIN1 低电平，OP_IN0=1，1 2 之间有电压差，中间的光耦工作
  • OP_IN0 低电平，1 2 之间无电压差，中间的光耦不工作。
  • OP_IN0 高电平，1 2 之间有电压差，中间的光耦工作。

整体电路

定义：

• COMIN1 为 COM
• OP_IN0 为 IN
• GPIO1_C0_Z 为 GPIO
• 高电平为 1， 低电平为 0

那么：

	IN = 1	IN = 0
COM = 1	GPIO = 1	GPIO = 0
COM = 0	GPIO = 0	GPIO = 1

\(\text{GPIO} = \text{IN} \odot \text{COM}\) 同或关系（相同为1）

上升沿和下降沿看的是 IN，所以：

• 如果 COM 口 是高电平，\(\text{GPIO} = \text{IN}\)
• 如果 COM 口 是低电平，\(\text{GPIO} = \overline{\text{IN}}\)，那么实际的上升沿和输入到系统的上升沿是反的

---

• COM 口 高电平对应的 PLC 类型是 NPN
• COM 口 低电平对应的 PLC 类型是 PNP

	IN = 1	IN = 0	to soc
NPN COM = 1	GPIO = 1	GPIO = 0	No reverse
PNP COM = 0	GPIO = 0	GPIO = 1	Reverse

With PLC side

为了理解输出我们需要看完整的电路情况

Simple View

COM = 1	COM = 0

值：

	IN = 1 （PLC 开关断开）	IN = 0 （PLC 开关闭合）	to soc
NPN COM = 1	GPIO = 1	GPIO = 0	No reverse
PNP COM = 0	GPIO = 0	GPIO = 1	Reverse

延触发：

NPN， COM=1

开关状态	IN	外部的沿	光耦间电压差	GPIO	to soc
断开->闭合	1->0	下降沿	无->有	1->0	下降沿
闭合->断开	0->1	上升沿	有->无	0->1	上升沿

PNP，COM=0

开关状态	IN	外部的沿	光耦间电压差	GPIO	to soc
断开->闭合	0->1	上升沿	无->有	1->0	下降沿
闭合->断开	1->0	下降沿	有->无	0->1	上升沿

Full View

相对更完整的视图

COM = 1, NPN	COM = 0, PNP

输出端：

一些标记

• 右（外）侧
  • OP_OUT0：外部看到的 OUT0
  • COMOUT0：外部看到的 OUT 口的 COM 口
  • BCX55：NPN 三极管
• 左（内）侧
  • RJ45_3V3：3.3V
  • OUT0_V：连到上级芯片（主芯片），被控制的引脚。
• 中间
  • PS2805 同 INPUT

左（内）侧电路

• OUT0_V 低电平，1 2 之间有电压差，中间的光耦工作。
• OUT0_V 高电平，1 2 之间无电压差，中间的光耦不工作。

右（外）侧电路

如开始所说，我们的输出的外侧需要接外部电源。由于中间的三极管是 NPN，e极需接低电平，c极需接高电平，所以，COMOUT0 需要连低电平，OP_OUT0 = 1 需要连接高电平。

• 停止工作状态：3 4 引脚间的光敏二极管开路断开，三极管NPN 的 b 极电平等于COMOUT0=0，三极管截止，OP_OUT0 电压等于外部电压也就是 0
• 工作状态：3 4 引脚间的光敏二极管导通，三极管NPN 的 b 极电平等于OP_OUT0=1，三极管导通，OP_OUT0 的电压等于 COMOUT0 + 三极管分压 ~0（有个问题：为什么不是 COMOUT0 的电压等于 OP_OUT0 的电压？这个问题需要考虑负载，但是通常，COM 口会直连电源的正负极，负载会在 OP_OUT0 和电源之间，所以这里是 OP_OUT0 电平被拉到和 COMOUT0 一致。有点绕，因为这里没有地）

3 4 光敏二极管	NPN 的 b 极电压	三极管状态	OP_OUT0 电压
断开	等于COMOUT0=0	截止	初始电压 0
导通	等于OP_OUT0 =1然后略大于 0	导通	拉低 ~0+(三极管分压)

整体电路

定义：

• COMOUT0 为 COM
• OP_OUT0 为 OUT
• OUT0_V 为 GPIO
• 高电平为 1， 低电平为 0

那么：

	COM = 0
GPIO = 1	OUT = 1
GPIO = 0	OUT = 0

With PLC side

COM=0

GPIO 写	光耦间电压差	开关状态	OUT	外部的沿
1->0	无->有	断开->闭合	1->0	下降沿
0->1	有->无	闭合->断开	1->0	上升沿

Others

最开始说的我们的输出和输入是不带源的，那么如果想让我们的 Output 输出到 Input，需要做的就是外加一个电源。

Summary

由于很多机构只关注自己的开关型号和是否有输出（即上文所述的开关的状态）。而我们的软件给的是电平，所以这里也给出相应的结论：

Input

外部 PLC NPN （COM=1）

开关状态	外部的沿	to soc
按下	下降沿	下降沿
松开	上升沿	上升沿

外部 PLC PNP （COM=0）

开关状态	外部的沿	to soc
按下	上升沿	下降沿
松开	下降沿	上升沿

Output

GPIO 写	“开关状态”	外部的电平
0	按下(有输出)	0
1	松开(无输出)	1

• 当然我们自己的板子是没有所谓的开关状态的，就是方便和外部对状态。
• Kenexs 软件中的输出高低电平是和外部的电平统一的

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