GPIO不僅是數(shù)字信號(hào)的“搬運(yùn)工”，更是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的“多面手”。本文聚焦其普通IO、AGPIO和Wakeup IO三種模式，揭示如何根據(jù)場(chǎng)景需求靈活切換，最大化硬件效能。

本文特別分享Air780EPM的GPIO使用注意事項(xiàng)及硬件設(shè)計(jì)要點(diǎn)，產(chǎn)品手冊(cè)、原理圖、應(yīng)用示例等資料持續(xù)更新開(kāi)放。

一、GPIO復(fù)用表及LuatIO配置工具

Air780EPM模組共支持38個(gè)GPIO和3個(gè)WAKEUP喚醒管腳。

38個(gè)GPIO口本身有多重復(fù)用功能，大家需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行選擇配置；

38個(gè)GPIO中，又可分為普通GPIO和AGPIO；

3個(gè)WAKEUP管腳，用于低功耗模式/PSM+模式下的休眠喚醒。

可視化GPIO復(fù)用初始化配置工具——LuatIO，配置簡(jiǎn)單便捷。

GPIO功能復(fù)用表：https://docs.openluat.com/air780epm/luatos/hardware/design/gpio/

LuatIO工具使用教程：https://docs.openluat.com/air780epm/common/luatio/

二、三類GPIO主要特性

Air780EPM的GPIO口根據(jù)不同的特性，可以分為三種類型：

普通IO

AGPIO

Wakeup IO

不同特性的GPIO，其驅(qū)動(dòng)能力以及在低功耗模式/PSM+模式下的表現(xiàn)區(qū)別比較大，在使用這些特性的GPIO時(shí)尤其要注意。

AGPIO也常被寫作為：AONGPIO、AON_GPIO，下文均以AGPIO的寫法進(jìn)行描述。

2.1 普通IO

Air780EPM大部分管腳為普通GPIO（GPIO復(fù)用表格中灰色底色的IO）；

Air780EPM系統(tǒng)為了在休眠模式下有極致的低功耗性能，會(huì)在模組進(jìn)入休眠/深休眠模式時(shí)，關(guān)閉GPIO供電(VDD_EXT)，因此會(huì)導(dǎo)致所有以VDD_EXT為電源域的GPIO會(huì)進(jìn)入下電狀態(tài)。

在使用普通GPIO時(shí)，要尤其注意在休眠狀態(tài)下GPIO的掉電狀態(tài)對(duì)控制外設(shè)造成的誤動(dòng)作風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 AGPIO

AGPIO管腳為休眠可保持管腳（GPIO復(fù)用表格中綠色底色I(xiàn)O管腳）。

這類管腳電源域?yàn)殚L(zhǎng)保持的LDO_AONIO電源（為內(nèi)部電源，模組外部不可測(cè)量），這類電源在模組低功耗模式/PSM+下，仍然能夠保持供電，因此AGPIO管腳在休眠狀態(tài)下能夠保持電平。

AGPIO管腳可以用于休眠狀態(tài)下，仍然需要保持工作狀態(tài)的外設(shè)。

2.3 Wakeup IO

Air780EPM包含3個(gè)特殊管腳，分別為：

WAKEUP0、VBUS、USIM_DET。

此類型IO為中斷喚醒管腳，能夠在模塊休眠狀態(tài)下響應(yīng)外部中斷從而使模塊退出休眠狀態(tài)，因此這類IO管腳在休眠狀態(tài)下也能保持供電。

注意：Wakeup IO僅支持輸入，不能配置為輸出，且固定電平不可配置。

三、GPIO應(yīng)用注意事項(xiàng)

3.1 普通GPIO以及相應(yīng)的電壓域VDD_EXT在休眠時(shí)會(huì)輸出頻繁百ms級(jí)別的高脈沖，極易導(dǎo)致連接的外設(shè)誤動(dòng)作。

原因解析：

Air780EPM的休眠特性，VDD_EXT在休眠狀態(tài)下會(huì)關(guān)閉，但是Air780EPM系統(tǒng)在休眠的整個(gè)時(shí)期內(nèi)并不是一直保持穩(wěn)定休眠狀態(tài)，需要不定時(shí)喚醒起來(lái)與4G網(wǎng)絡(luò)交互以保持網(wǎng)絡(luò)連接。

因此VDD_EXT會(huì)隨著模組喚醒而打開(kāi)。而大部分普通GPIO默認(rèn)是I&PU狀態(tài)，就會(huì)被VDD_EXT拉高，導(dǎo)致輸出高脈沖。

設(shè)計(jì)建議：

在一些需要休眠狀態(tài)下正常工作的外設(shè)的控制（比如LED控制）不建議使用普通GPIO，可以使用AGPIO。

由于AGPIO數(shù)量有限，在必須用普通GPIO的情況下，可以在普通GPIO上做外接10K電阻下拉（如下圖R23)：

可以大幅減小休眠時(shí)輸出的高脈沖幅值，使得減小到外設(shè)的高電平判別門限以下，也可以避免誤動(dòng)作的情況。但是相應(yīng)的在某些情況下，會(huì)增加功耗，請(qǐng)根據(jù)實(shí)際情況酌情做出選擇。

3.2 Wakeup IO類型的GPIO不要用VDD_EXT或者普通GPIO上拉，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)入休眠。

原因解析：

Air780EPM的休眠特性使得普通GPIO管腳和VDD_EXT會(huì)在休眠狀態(tài)下輸出高脈沖，會(huì)使得WakeupIO收到中斷而導(dǎo)致系統(tǒng)被喚醒，無(wú)法進(jìn)入休眠模式。

設(shè)計(jì)建議：使用內(nèi)部的上下拉。

3.3 Wakeup IO類型的GPIO不要直接連接主控MCU的IO管腳，會(huì)導(dǎo)致電平不一致而影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。

原因解析：

Wakeup IO管腳電平是2V左右，這個(gè)與大多數(shù)MCU的IO電平不匹配，而且Wakeup IO的供電為內(nèi)部的LDO_AON，而這個(gè)供電會(huì)給系統(tǒng)啟動(dòng)相關(guān)的部分供電，比如reset管腳，因此Wakeup IO上由于電平不匹配而導(dǎo)致的漏洞，有可能會(huì)影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。

設(shè)計(jì)建議：

使用二極管或者三極管來(lái)隔離（如下圖）。

今天的內(nèi)容就分享到這里了~

審核編輯 黃宇