什么是浮动输入和开漏输出

　　首先，让我们考虑双路（单刀双掷）开关的情况：

 

 

　　当开关接通时，微控制器输入将连接到+3.3V，意味着高电平。当开关关闭时，微控制器输入将连接到0V，表示低电平。但是如果我们只有一个按钮呢？

 

 

　　当按下按钮时，微控制器输入将连接到0V，表示低电平。然而，当按钮未被按下时，微控制器输入实际上没有连接到任何东西：

 

 

　　这就好像什么都没有连接一样：

 

 

　　这种情况下的输入电平是多少？高还是低？因为它没有真正连接到任何东西，所以输入可以是任何东西，这取决于环境中的静电或电磁辐射。它可能只是接收无线电波（像天线一样），然后在弱定义的高和低状态之间来回转换。微控制器输入没有明确定义，可以是任意值（随机）的这种状态称为浮动。

　　上拉和下拉电阻

　　为了解决这个问题，需要在输入端增加一个上拉电阻或下拉电阻（上拉电阻如下图所示）：

 

 

　　当按钮未按下时，上拉电阻会将微控制器输入拉高至+3.3V，提供一个明确定义的高电平。当按下按钮时，微控制器输入将直接连接（短路）到地（0V），提供明确定义的低电平。在这种情况下，会有一些电流流过上拉电阻，但由于电阻值相对较高，所以电流量很小。

　　您可能会注意到，电阻符号看起来像一个小弹簧，这正是它在本例中的作用。我们都使用过自动关闭的门，比如公共设施中常见的门——除非你主动把门打开，否则会有一个机制将它再次关闭。如果没有自动关闭机制（现在想象门没有闩锁机制），门会被风吹动或被进出的人移动，它不会默认到任何特定的位置。上拉（或下拉）电阻类似于这些门上的自动关闭机制，它在不被主动驱动时将输入保持在特定电平。因此，上拉电阻就像自动关闭的门上的弹簧——除非有足够强壮的人过来把门推开，否则门将默认处于关闭位置。

　　显然，情况可以反过来，按钮可以连接到+3.3V（高电平），而下拉电阻可以用来保持输入为低电平，否则：

 

 

　　然而，上拉电阻配置更常用。

　　开漏输出

　　一些微控制器输出可以设置为开漏（或者只能设置为开漏）。开漏输出只能被驱动为低电平，而不能被驱动为高电平；输出为低电平或浮动。实质上，输出只是简单地连接到晶体管的漏极引脚（因此称为开漏）。

 

 

　　当控制线被驱动为高电平时，晶体管将输出短路至地（0V），将其拉低。当控制线被驱动为低电平时，晶体管为高阻态，输出悬空。

　　一些通信方案，例如I2C和CAN，使用这种布置来允许多个设备通过相同的通信线路进行通信，而没有短路的可能性（冲突，其中一个设备试图将线路驱动为高，而另一个设备试图将线路驱动为低）；这种情况下，上拉电阻用于在线路未被有效拉低时保持高电平。

　　审核编辑：黄飞