É realmente uma má idéia deixar um pino de entrada do MCU flutuando?

Ouvi dizer que deixar um pino flutuando em um MCU quando configurado como uma entrada (vs. a saída padrão) é ruim para o pino e, eventualmente, pode causar falhas prematuras. Isso é verdade? NB, na minha instância, o pino está flutuando em algum lugar entre 0,3V e 1,3V devido a um sinal de vídeo recebido. Às vezes, isso cai na zona de ninguém de 0,8V - 2,0V ao operar a partir de 3,3V.

Problema:
Deixar um pino configurado como uma entrada flutuante é perigoso simplesmente porque você não pode ter certeza do estado do pino. Como você mencionou, por causa do seu circuito, seu pino às vezes era BAIXO ou às vezes na terra de ninguém ou às vezes podia ir para ALTO.

Resultado:
essencialmente, a entrada flutuante definitivamente causará operação irregular do chip ou comportamento imprevisível. Percebi que algumas fichas congelaram simplesmente movendo minha mão para mais perto do tabuleiro (eu não estava usando uma pulseira antiestática) ou alguns teriam um comportamento de inicialização diferente cada vez que o tabuleiro ligava.

Por que:
isso acontece simplesmente porque, se houver ruído externo nesse pino, o pino oscilará, o que drenará a energia, pois os portões lógicos do CMOS drenam a energia quando trocam de estado.

Solução: a
maioria dos micros hoje em dia também possui pullups internos, o que pode impedir que esse comportamento ocorra. Outra opção seria configurar o pino como uma saída para que não afete os internos.

É um pouco pior do que apenas estar em um estado desconhecido ou alternar desnecessariamente. Atualmente, os circuitos digitais são principalmente do tipo CMOS, com os transistores alternando os lados alto e baixo; quando temos 1s e 0s claros, eles estão desativados ou saturados, os dois estados mais eficientes para os transistores. No meio, no entanto, há uma região de operação linear; é usado para amplificadores analógicos, mas não é tão eficiente quanto os extremos - o que significa que mais energia é desperdiçada como calor no transistor. Na pior das hipóteses, os transistores laterais alto e baixo vazam assim (porque o pino na verdade não é nem alto nem baixo), e eles podem se combinar para causar uma corrente notável no chip enquanto tentam elevar o estado interno e baixo - possivelmente fazendo o mesmo com o próximo portão em uma reação em cadeia. O calor pode se tornar um problema, mesmo que a energia não seja. As soluções da IntelliChick ainda se aplicam.

Para pinos também conectados a ADCs, alguns microcontroladores oferecem a função de desativar o buffer de entrada digital, para evitar que esse problema e o vazamento distorçam o sinal.

Na prática, o principal efeito é o aumento do consumo de energia. Se um pino está realmente flutuando, em vez de conectado a alguma fonte de tensão indeterminada, é possível que ocorra oscilação, que além de aumentar o consumo de energia, pode introduzir ruído em outras partes do sistema. Qualquer pino que possa ser usado para uma entrada ADC ou comparadora terá a facilidade de desconectar o buffer de entrada digital para evitar esse problema. (DIDR no AVR, ADCON1 / ANSEL no PIC)

Geralmente, é uma má idéia deixar o pino de entrada tão flutuante quanto isso pode causar:

a) Problemas funcionais - estado de entrada desconhecido, alternância (por exemplo, pode desencadear uma interrupção com ISR indefinido que travaria o processador)

b) Maior consumo de energia - provavelmente a porta de entrada é semelhante ao inversor CMOS. Com essa estrutura, quando a entrada está longe o suficiente de qualquer trilho (por exemplo, com meia alimentação), a corrente de passagem significativa flui constantemente.

c) Se a corrente cruzada fluir, os fenômenos conhecidos como injeção de portador quente podem realmente diminuir a vida útil do dispositivo. A porta de entrada pode ser projetada apenas para comutação normal e não condução contínua, para que o dispositivo possa falhar catastroficamente. Observe, porém, que seria necessário colocar o dispositivo nessa condição por muitas centenas de horas em temperatura elevada para que isso acontecesse.

Observe que a) eb) são problemas reais que um provavelmente encontrará. Quanto a c) é menos provável que ocorra um problema, mas por que correr riscos?

A entrada alternará entre 0 e 1 com base em qualquer EMI. Não tenho certeza se isso fará com que a entrada falhe, mas fará com que mais energia seja usada porque as transições de 0 para 1 para 0.

Defina-o como uma saída e pronto.

Alguns dispositivos CMOS de alta velocidade podem ser destruídos se uma entrada for deixada flutuando, mas o problema mais comum que se observa é o aumento do consumo de corrente. Nos microcontroladores da série PIC, a corrente extra é da ordem de centenas de microamperes por pino flutuante. Não é o suficiente para causar danos ao dispositivo, mas o suficiente para afetar gravemente a vida da bateria em um aplicativo que, de outra forma, consumiria 5uA. Alguns chips têm opções para desativar uma entrada digital; se uma entrada estiver desativada, ela pode ser deixada flutuando livremente.