單片機(jī)中上拉電阻不可小覷的作用分析

在單片機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中，上拉電阻逐漸成為了最為穩(wěn)定也最為可靠的主要組成部分。大多數(shù)人知道上拉電阻在單片機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中的重要作用，但卻不知道為什么如此重要。本篇文章就將為大家解釋上拉電阻的重要性，為什么管腳和單片機(jī)大部分都要接上拉電阻呢？ 專家稱管腳和單片機(jī)接上拉電阻是必然的，上拉電阻和下拉電阻相比，上拉電阻要更勝一籌。 

眾所周知，上拉電阻就是將不確定的信號通過一個(gè)電阻鉗位在高電平，輸入電流，電阻同時(shí)起到限流的作用。阻值的強(qiáng)弱只是上拉電阻的組織不同，實(shí)際上并沒有什么嚴(yán)格區(qū)分。對于非集電極開路輸出型電路或漏極開路輸出型電路來說，上拉在這種類型的電路中對提升電流和電壓的能力是有限的，它的主要功能還是為集電極開路輸出型電路輸出電流通道。

通常來說，在管腳接上拉、下拉的設(shè)計(jì)方面有兩個(gè)原因直接決定了上拉電阻的接入。一是在正常工作或單一故障狀態(tài)下，管腳都是不應(yīng)該出現(xiàn)不定狀態(tài)的，如接頭脫落后導(dǎo)致的管腳懸空情況。 二是從機(jī)體的功耗角度出發(fā)，長時(shí)間處于管腳等待狀態(tài)下，管腳端口的電阻上不能消耗太多電流，這一點(diǎn)對電池供電設(shè)備的使用壽命和安全性來說尤為重要。從抗擾的角度來說，信號端口也應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇上拉電阻。接入上拉電阻時(shí)，在待機(jī)狀態(tài)下源端輸入常為高阻態(tài)。此時(shí)如果沒有上拉電阻的接入，那么輸入導(dǎo)線將會(huì)呈現(xiàn)天線效應(yīng)，一旦管腳受到了輻射干擾，管腳輸入狀態(tài)就非常容易被感應(yīng)發(fā)生變化。 

除此之外，管腳接入上拉電阻后，最重要的一點(diǎn)就是能夠提供一個(gè)泄流通道，防止高電平干擾。如果此時(shí)出現(xiàn)了強(qiáng)輻射干擾，強(qiáng)度甚至超過了Vcc的電平，那么導(dǎo)線上的高電平干擾會(huì)通過上拉電阻提供的泄流通道瀉放到Vcc上去。因此，無論是怎樣的輻射干擾，都不會(huì)產(chǎn)生誤觸發(fā)的情況，對系統(tǒng)的安全性能提供了極大的保障。

最近，一些工程師在處理IIC單片機(jī)接口的工作問題時(shí)，對外部接上拉電阻的做法感到疑惑。由于單片機(jī)內(nèi)部已經(jīng)設(shè)置了上拉電阻，對于外部是否還需要接上拉的情況業(yè)界一直存在爭議。由于一些單片機(jī)型號內(nèi)部就設(shè)置了上拉電阻，因此有些上拉能力夠了，是可以不加上拉電阻，有些不夠，那就必須在外部加上拉電阻。在這種情況下，主要是取決于工程師所使用的單片機(jī)是否有標(biāo)準(zhǔn)的IIC標(biāo)準(zhǔn)接口。如果單片機(jī)使用了標(biāo)準(zhǔn)的IIC接口，那么接口在使能時(shí)引腳將進(jìn)入漏極開路模式，可以省去外部接入的上拉電阻。但如果是使用單片機(jī)的引腳模擬IIC協(xié)議的話，就需要結(jié)合單片機(jī)引腳是否支持漏極開路模式或者上拉模式來進(jìn)行判斷，這種情況下一般是需要接入一個(gè)外部的上拉電阻的。

除此之外，在IIC接口接入上拉電阻，也可以起到保護(hù)作用。由于I2C接口在工作時(shí)主要負(fù)責(zé)的是對高低電平檢測的作用，一旦沒有了上拉電阻的保護(hù)而直接接電源，出現(xiàn)器件拉低時(shí)整個(gè)系統(tǒng)就非常危險(xiǎn)。根據(jù)I2C總線規(guī)范，總線空閑時(shí)兩根線都必須為高。根據(jù)IIC總線規(guī)范的要求，總線空閑時(shí)兩根線都必須為高。但由于IIC接口采用OpenDrain機(jī)制，本身只能輸出低電平而無法主動(dòng)輸出高電平，所以只能通過外部上拉電阻RP將信號線拉至高電平。因此I2C總線上的上拉電阻是必須要接入的。