OPENDRAIN模式是一种常用的数字I/O模式，其中，外部电路可将特定端口复位为LOW电平，但无法驱动端口输出HIGH电平。在本文中，我们将详细了解OPENDRAIN标准模式及其应用。
OPENDRAIN标准模式的工作原理
在OPENDRAIN标准模式下，输出信号是通过一个开漏（OPEN-DRAIN）晶体管驱动的。该晶体管具备两种状态：ON和OFF。当晶体管处于ON状态时，输出端口为LOW电平；当处于OFF状态时，输出端口则处于高阻抗状态。因此，只能通过外部电路将端口拉到LOW电平，而无法直接输出高电平。
OPEN-DRAIN晶体管是绝缘栅场效应晶体管或双极型TRANSISTOR的特殊形式。 在这些晶体管中，没有直接的链接管到正极，只有链接管到负极（地）电路的电路。
图1是一个基于砷化镓的PNP双极性晶体管的 OPEN-DRAIN输出配置示意图。 输出 Q 在端口 P 附加了一个电阻器 R。 当 Q ON 时，端口 P 将处于地电位。 当Q OFF 时，端口 P 不输出电平，因为晶体管处于断开状态。因此，外部电路可以通过向端口 P 施加电压将 Q 拉到 LOW 状态。
OPENDRAIN模式的应用场景
OPENDRAIN模式常用于信号/总线连接接口，如I2C、SPI、CAN等，其中，多个设备可通过相同的电线传输数据并共享同一电源。通过使用RPi、Arduino等板卡的GPIO引脚，可以轻松实现OPENDRAIN模式的输入/输出控制，例如灯光、电机、蜂鸣器等。
OPENDRAIN模式能够有效地防止潜在的混叠效应，并且可以降低系统噪声水平，从而提高数据可靠性。此外，OPENDRAIN电路可以很容易地实现电平转换，例如将3.3V的信号转换为5V的信号。
如何在代码中实现OPENDRAIN模式
在编写控制OPENDRAIN模式的代码时，需要在GPIO初始化时使用相应的参数。例如，在Arduino中，可以使用pinMode（pin，OUTPUT_OPEN_DRAIN）设置端口，并使用digitalWrite（pin，LOW）将端口拉伸到LOW电平。在Python中，可以使用GPIO.setup（pin，GPIO.OUT，pull_up_down=GPIO.PUD_UP）和GPIO.output（pin，0）方法实现相同的操作。在树莓派中，可以使用gpiozero库来控制IO。
在使用OPENDRAIN模式时，需要注意IO的反向控制。因为晶体管在驱动器的控制下开关，所以输出要与输入进行反向的处理。例如，如果要通过OPENDRAIN驱动LED，需要将电流管接地，并将LED连接到器件的另一极。
最后需要说明的是，因为OPENDRAIN模式只能输出LOW电平，通常需要将高电平转换为LOW电平输出。例如，我们可以使用NPN双极型晶体管进行电平转换：当输入端口接收到HIGH电平时，NPN晶体管的基极将会接通，从而将输出端口拉伸到LOW电平。