Entrées flottantes et sorties drain ouvert
Tout d’abord, considérons le cas d’un interrupteur à deux voies (interrupteur unipolaire double).
Lorsque le bouton est pressé, l’entrée du microcontrôleur sera connectée à 0 V, ce qui signifie un niveau logique bas. Cependant, lorsque le bouton n’est pas pressé, l’entrée du microcontrôleur n’est pas vraiment connectée à quoi que ce soit :
C’est comme si rien n’était connecté :
Dans ce cas, quel serait le niveau d’entrée ? Haut ou bas ? En effet, comme l’entrée du microcontrôleur n’est pas réellement connectée à quelque chose, elle peut être influencée par des phénomènes tels que l’électricité statique, les rayonnements électromagnétiques de l’environnement ou même agir comme une antenne et capter des ondes radio. Cela peut entraîner des fluctuations entre des états faiblement définis de haut et de bas.
Cet état, où l’entrée du microcontrôleur n’est pas bien définie et pourrait être n’importe quoi (aléatoire), est appelé « flottant ».
Résistances de pull-up et de pull-down
Afin de résoudre ce problème, ce qui est fait est d’ajouter une résistance de tirage vers le haut (pull-up resistor) ou une résistance de tirage vers le bas (pull-down resistor) à l’entrée (résistance de tirage vers le haut illustrée ci-dessous) :
Lorsque le bouton n’est pas pressé, la résistance de tirage vers le haut tire l’entrée du microcontrôleur vers le haut à +3,3 V, fournissant un niveau logique haut bien défini. Lorsque le bouton est pressé, l’entrée du microcontrôleur sera directement connectée (court-circuitée) à la masse (0 V), fournissant un niveau logique bas bien défini. Un certain courant circulera à travers la résistance de tirage vers le haut dans ce cas, cependant, il sera de faible intensité en raison de la valeur relativement élevée de la résistance.
Le symbole de la résistance ressemble à un petit ressort, et c’est exactement ainsi qu’elle fonctionne dans ce cas. Nous avons tous utilisé des portes à fermeture automatique, comme on en trouve couramment dans les lieux publics : à moins que vous ne mainteniez activement la porte ouverte, il y a un mécanisme qui la refermera automatiquement. Sans le mécanisme de fermeture automatique (et en imaginant pour l’instant que la porte n’a pas de mécanisme de verrouillage), la porte serait poussée par le vent ou déplacée par les personnes qui entrent et sortent, et elle ne reviendrait à aucune position particulière. Une résistance de tirage vers le haut (ou de tirage vers le bas) est similaire au mécanisme de fermeture automatique de ces portes, car elle maintient l’entrée à un niveau particulier lorsqu’elle n’est pas activement pilotée. Ainsi, la résistance de tirage vers le haut est semblable à un ressort sur une porte à fermeture automatique – à moins que quelqu’un assez fort vienne pousser la porte ouverte, la porte reviendra par défaut à la position fermée.
La situation pourrait évidemment être inversée, de sorte que le bouton pourrait être connecté à +3,3V (niveau haut), et une résistance de tirage vers le bas pourrait être utilisée pour maintenir l’entrée basse autrement :
La configuration avec résistance de pull-up est la plus couramment utilisée.
Sorties à drain ouvert
Certaines sorties de microcontrôleur peuvent être configurées en mode à drain ouvert (ou sont uniquement disponibles en mode à drain ouvert). Une sortie à drain ouvert est une sortie qui ne peut être amenée qu’à un niveau bas, pas à un niveau haut ; la sortie est soit basse, soit en état flottant. Fondamentalement, la sortie est simplement connectée à la broche de drain d’un transistor (d’où le terme à drain ouvert).
Certaines méthodes de communication, telles que l’I2C et le CAN, utilisent ce schéma pour permettre à plusieurs appareils de communiquer sur les mêmes lignes de communication sans risque de court-circuit (collision, où un appareil essaie de tirer la ligne vers le haut et l’autre vers le bas) ; dans ces cas, une résistance de tirage est utilisée pour maintenir la ligne à un niveau haut lorsqu’elle n’est pas activement tirée vers le bas.
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Traduction française
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