IOliitäntöjen

IO-liitäntöjen käsite kattaa järjestelmän ohjauksen ja havainnoinnin kannalta tärkeät yhteydet ulkoisiin laitteisiin, antureihin ja toimilaitteisiin. Niiden kautta ohjausjärjestelmä voi lukea signaaleja sekä ohjata kuormia ja prosesseja. IO-liitännät muodostavat sillan kontrolliyksikön ja sen ympäristön välillä, ja ne voivat sisältää sekä digitaalisia että analogisia signaaleja.

IO-liittämiä voidaan luokitella pääasiassa digitaalisiin, analogisiin ja näiden sekoitettuihin rajapintoihin. Digitaaliset IO-tulot ja lähdöt käsittelevät 0/1-tiloja, kun taas analogiset IO tukevat jatkuvaa arvoa esimerkiksi mittausta tai säätöä. Joissakin järjestelmissä IO on kaksisuuntaista (bidirectional) ja tukea voidaan laajentaa tilapäisillä signaalinmuutoksilla. Yleisiä käyttökohteita ovat sensorilukemien vastaanotto, toimilaitteiden ohjaus ja tajuton tai osittain reagoiva ohjaus.

Yleisimmät IO-liitännät ja protokollat ovat GPIO-portit, I2C-, SPI- ja UART- sekä USB-, CAN- ja Ethernet-yhteydet. GPIO-portteja hyödynnetään usein mikrokontrollereissa ja pienissä IoT-laitteissa, kun taas I2C- ja SPI-yhteydet mahdollistavat useiden laitteiden vä-lessä tiiviin viestinvaihdon. Analogeille signaaleille käytetään usein ADC- (analog-to-digital) ja DAC- (digital-to-analog) rajapintoja.

Suunnittelussa huomioidaan jännitetasot, virran kestokyky, impedanssi, sähkömagneettinen häiriö sekä mahdollinen eristys ja suojaukset. Signaalien luotettavuutta parantavat myös oikea debouncing, suojadiodit ja ESD-suojaus. Muun muassa ohjelmistossa pinMode-tyyppiset asetukset sekä vaihtoehtoisten toimintojen valinta vaikuttavat IO-liitäntöjen käyttöön ja suorituskykyyn. IO-liitäntöjä käytetään laajasti sekä teollisuus- että kuluttajaelektroniikassa, esimerkiksi mikrokontrollereilla, single-board-tietokoneilla ja kehitysalustoilla.