要回答以上问题,须要先理解MCU内部的I/O构造,
(本图来源于STM32F103参考手册)
当输出高电平1时,I/O内部VDD经由PMOS流向I/O引脚,如下图赤色箭头所示,

这时驱动能力是指,在输出电流小于即是最大输出电流的情形下,I/O引脚可以正常的输出逻辑1。
P-MOS管的源极(S)接VDD,当MCU输出1时,P-MOS管导通,电流从源极(S)流向漏极(D)。I/O引脚外接负载大小不同,流过P-MOS管的电流、VDS(源泄电压)就会不同。输出电流越大,VDS越大,I/O电压就越小。当电压低到Voh时的这个输出电流,就表示驱动能力。
当输出低电平0时,I/O引脚经由N-MOS流向I/O内部VSS,如下图赤色箭头所示
这时驱动能力是指,在小于即是最大输入电流的情形下,I/O引脚可以正常的输出逻辑0。道理同上,流过N-MOS电流越大,N-MOS产生压降越大,I/O口电压越大。当电压达到逻辑0的最高电压Vol时,这时的电流就表示驱动能力。
以上看明白后,文章开头的3个问题也就有了答案,
1)I/O驱动能力是指在同时知足Voh(输出引脚为逻辑1时的最小电压值) 和 Vol(输出引脚为逻辑0时的最大电压值)条件下,最大可以输出和接管的电流大小。Voh和Vol的值在芯片数据手册中可以查到。
2)如果某I/O的驱动能力是5mA,并不是表示它输出不了超过5mA的电流,只是当输出电流超过5mA之后,它的输出电压会低落,电压会小于Voh。
3)I/O驱动能力的差异来源于MOS管自身的特性,要想过电流能力大,MOS管体积就要大,芯片所需的面积就会更大,本钱自然也会更高。以是常日MCU只是一部分I/O具有高驱动能力,并不是每一个I/O都做成了高驱动能力。
说了这么多,实在可以用下面这个大略的电路来阐明,
MCU的IO引脚上外接一个电阻到GND,只要这个电阻不是太小,那么IO引脚的电压是基本不变的,只是眇小的低落。电阻很小、电流较大时,电压会明显低落。
感兴趣的可以实际测试下,不过要把稳别把电流整太大烧坏IO哦。