3.9. 開關與上下拉電阻

GPIO 輸出用來驅動外部硬體。GPIO 輸入則相反：相機讀取接腳上的電壓，並將其回報為 0 或 1。最簡單的輸入裝置就是開關──而要讓它能被可靠地讀取，除了開關本身之外還需要一個電子元件。

3.9.1. 開關與浮接輸入

開關是一種機械式接點：兩塊金屬在開關閉合時相觸、在斷開時分離。在電氣上，這就是這個裝置的全部。它內部沒有電壓源；單獨一個開關只能提供「接通」或「斷開」兩種狀態。

將開關直接接在 GPIO 接腳與接地之間，會使該接腳：

• 處於 0 V，當開關閉合時（此時接到接地）。

• 浮接，當開關斷開時（沒有接到任何地方）。

浮接的接腳沒有確定的電壓。輸入會讀到剛好靠近它的任何訊號──來自鄰近訊號的串擾、來自電源的雜訊，甚至是靠近導線的手指上的靜電。value() 每秒會回傳許多次無法預測的 0 與 1 混合值。

3.9.2. 上拉與下拉電阻

解決的辦法是上下拉電阻：一個高阻值的電阻（10 kΩ 到 100 kΩ 是常見值），在開關斷開時將輸入繫結到一條已知的電源軌。

用於開關輸入的上拉（左）與下拉（右）組態。

• 上拉。電阻將輸入繫結到電源軌。當開關斷開時，只有少量電流涓滴流過電阻，接腳讀取為高電位。當開關閉合時，它將接腳對接地短路；接腳讀取為低電位。電阻限制了原本會在開關閉合時從電源經由接地流動的電流。

• 下拉。鏡像的情形：電阻將輸入繫結到接地，而開關連到電源。斷開讀取為低電位，閉合讀取為高電位。

上拉是較常見的慣例──「低電位有效」（active low）的按鈕。MCU 本身提供內建的上拉與下拉，可透過 Pin.PULL_UP 或 Pin.PULL_DOWN 啟用，完全省去外部電阻。