19、软件工程师的电子学基础：数字、模拟与逻辑电平转换

软件工程师的电子学基础：数字、模拟与逻辑电平转换

1. 数字输入输出基础

在电子接口中，数字输入和输出是基础部分。外部上拉或下拉电阻的优势在于它们始终存在，而代码激活的上拉和下拉电阻则需满足两个条件才会起作用：树莓派通电，且运行了激活上拉或下拉的代码。在树莓派未通电或未运行相关代码时，引脚处于浮空状态。

数字输入并非简单的高/开或低/关状态，阈值电压水平决定了树莓派将何种电压视为数字高或数字低。处理数字输入时，需合理使用上拉或下拉电阻，以确保输入电路可靠且可预测，避免引脚浮空。理解数字输入输出对设计可预测的数字输入电路很有帮助，理解阈值数字高低电压水平在与非树莓派设备和电子元件集成时也十分重要。

2. 探索模拟电子学

数字输入输出由电压决定离散的高或低状态，而模拟输入输出则关注电压的程度。

2.1 模拟输出

通过在数字输出引脚上使用脉冲宽度调制（PWM），可以创建伪模拟输出或可变输出电压的外观。之前在控制LED亮度时就用到了PWM。下面通过一个简单练习进一步探索PWM的原理：
- 步骤 ：
1. 像数字输出那样将万用表连接到树莓派。
2. 运行 chapter06/analog_pwm_output_test.py 文件中的代码。
3. 代码运行时，万用表会显示一系列不同的电压值，虽不完全精确，但能说明原理。示例输出如下：

(venv) $ analog_pwm_output_test.py
Duty Cycle 0%,