GPIO不僅是數(shù)字信號的“搬運工”，更是系統(tǒng)設計的“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使用注意事項及硬件設計要點，產(chǎn)品手冊、原理圖、應用示例等資料持續(xù)更新開放。

一、GPIO復用表及LuatIO配置工具

Air780EPM模組共支持38個GPIO和3個WAKEUP喚醒管腳。

38個GPIO口本身有多重復用功能，大家需要根據(jù)實際應用進行選擇配置；

38個GPIO中，又可分為普通GPIO和AGPIO；

3個WAKEUP管腳，用于低功耗模式/PSM+模式下的休眠喚醒。

可視化GPIO復用初始化配置工具——LuatIO，配置簡單便捷。

GPIO功能復用表：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，其驅動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時尤其要注意。

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

2.1 普通IO

Air780EPM大部分管腳為普通GPIO（GPIO復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，會在模組進入休眠/深休眠模式時，關閉GPIO供電(VDD_EXT)，因此會導致所有以VDD_EXT為電源域的GPIO會進入下電狀態(tài)。

在使用普通GPIO時，要尤其注意在休眠狀態(tài)下GPIO的掉電狀態(tài)對控制外設造成的誤動作風險。

2.2 AGPIO

AGPIO管腳為休眠可保持管腳（GPIO復用表格中綠色底色IO管腳）。

這類管腳電源域為長保持的LDO_AONIO電源（為內(nèi)部電源，模組外部不可測量），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。

2.3 Wakeup IO

Air780EPM包含3個特殊管腳，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應用注意事項

3.1 普通GPIO以及相應的電壓域VDD_EXT在休眠時會輸出頻繁百ms級別的高脈沖，極易導致連接的外設誤動作。

原因解析：

Air780EPM的休眠特性，VDD_EXT在休眠狀態(tài)下會關閉，但是Air780EPM系統(tǒng)在休眠的整個時期內(nèi)并不是一直保持穩(wěn)定休眠狀態(tài)，需要不定時喚醒起來與4G網(wǎng)絡交互以保持網(wǎng)絡連接。

因此VDD_EXT會隨著模組喚醒而打開。而大部分普通GPIO默認是I&PU狀態(tài)，就會被VDD_EXT拉高，導致輸出高脈沖。

設計建議：

在一些需要休眠狀態(tài)下正常工作的外設的控制（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輸出的高脈沖幅值，使得減小到外設的高電平判別門限以下，也可以避免誤動作的情況。但是相應的在某些情況下，會增加功耗，請根據(jù)實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，會導致系統(tǒng)無法進入休眠。

原因解析：

Air780EPM的休眠特性使得普通GPIO管腳和VDD_EXT會在休眠狀態(tài)下輸出高脈沖，會使得WakeupIO收到中斷而導致系統(tǒng)被喚醒，無法進入休眠模式。

設計建議：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，會導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，而這個供電會給系統(tǒng)啟動相關的部分供電，比如reset管腳，因此Wakeup IO上由于電平不匹配而導致的漏洞，有可能會影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。

設計建議：

使用二極管或者三極管來隔離（如下圖）。

今天的內(nèi)容就分享到這里了~

審核編輯 黃宇