GPIO: Por que ligar o fio ao terra em vez de + 3.3v?

Na maioria dos exemplos que eu vi dos botões de fiação nas entradas GPIO, o botão é conectado para que, quando fechado, um circuito seja concluído entre o pino e o terra, produzindo uma entrada baixa no pino. Um resistor de pull-up é usado para padronizar o valor de entrada para alto. O código no Pi pode então detectar baixo com o pressionar de um botão.

Eu conectei os botões a + 3.3v, então o sinal é alto, pois isso parece fazer mais sentido e mantém o código mais lógico, mas deve haver uma razão para a maioria das pessoas preferir a conexão ao terra. Quais são as vantagens?

Uma das principais razões pelas quais os botões de fiação e a lógica do GND são favorecidos (e copiados em toda a Internet) é devido à otimização da energia.

• Puxar um pino LOW com resistor para GND custa 0 watts.
• Puxar um pino ALTO com resistor para + Vcc custa energia.

Em circuitos complexos ou que dependem de baterias, esse poder é muito precioso.

Outras razões incluem baixa geração de campos eletromagnéticos. Em dispositivos sem fio, a extração lógica alta causará interferência desnecessária em receptores de RF extremamente sensíveis. Nesses transceptores, existe um plano GND usado para filtrar o ruído e é para onde toda a lógica é reduzida. O processador usa o plano GND para filtrar os ruídos de comutação.

Existem razões históricas complexas pelas quais os engenheiros elétricos geralmente puxam as entradas para o alto com resistores e usaram interruptores para aterrá-las.

No entanto, esses motivos não são particularmente relevantes para o uso do Raspberry Pi no hobby. Use o que fizer sentido para você.

Se você estiver produzindo um produto comercial ou quiser que seu design seja um pouco melhor, você escolherá pull-ups com uma chave de aterramento pelos seguintes motivos práticos:

• Um fio terra longo apresenta menos risco de radiação EMI / EMC do que aquele conectado à energia
• Aterrar algo e encontrar um ponto de aterramento para se conectar é mais fácil do que uma linha de energia
• Se o interruptor ou a fiação, normalmente afastada do circuito, ficar danificada e colocar o fio ou as peças internas do interruptor no gabinete ou no usuário, nenhum dano será causado - está tudo no chão

Estritamente não há necessidade de um resistor de pull-up, o BMC GPIO possui resistores de pull-up internos que são ativados quando programados como uma entrada, embora não causem danos.

Não é recomendável conectar um pino GPIO diretamente ao 3V3 ou ao GND. O GPIO é bidirecional e, se programado como uma entrada, isso não causaria problemas. Por outro lado, se programado como uma saída fará com que a corrente excessiva seja consumida.

Um bom projeto (seguro) usaria um resistor em série (1 kΩ) em série com o botão para limitar a corrente. Pelas razões apresentadas por Adam Davis, é preferível conectar o botão ao terra e localizar o resistor de proteção próximo ao pino GPIO.

Eu não acho que há uma razão para preferir um sobre o outro no RPi. A maioria das pessoas provavelmente está apenas copiando ou portando os circuitos que já viu em outros lugares.

Ao conectar o circuito (com fios ou PCB), basta escolher o que for mais conveniente e traduzi-lo para o significado correto no seu software.

Nos velhos tempos do TTL, era muito mais atual puxar um pino para baixo do que puxá-lo para cima. Portanto, um resistor de pullup pode ter uma resistência mais alta (e, portanto, menos desperdício de energia) do que um resistor de pulldown. Não importa com o CMOS moderno, mas os velhos hábitos são difíceis.

Conectar o pino ao terra com um resistor de pullup interno significa que você usa menos peças. Tudo que você precisa é de um botão; não precisa de um resistor externo para limitar a corrente.