想要硬體設計不用愁？首先要搞懂這三類GPIO！

合宙低功耗4G模組經典型號Air780E，支援兩種軟體開發方式：

一種是傳統的AT指令；
一種是基於模組做Open開發。

傳統AT指令的開發方式，合宙模組與行業內其它模組品牌在軟體上區別不大，在硬體功耗上更有優勢；

模組Open開發，合宙採用的是LuatOS方式，相對C-SDK入門更簡單，開發更方便，開發時間上也更快。

本文所介紹的GPIO設計指導，都是針對Air780E用於LuatOS開發方式時的一些注意事項，AT指令開發版本不支援GPIO操作。

Air780E模組共支援GPIO0~GPIO31合計32個GPIO和WAKEUP0~5合計6個喚醒管腳，其中：

32個GPIO口本身有多重複用功能，大家需要根據實際應用進行選擇配置；

6個WAKEUP管腳中，部分也可以配置為GPIO功能，在接下來的表格中，也將詳細介紹WAKEUP管腳的注意事項；

32個GPIO中，又可分為普通GPIO和AGPIO，在接下來的表格中，會詳細介紹這兩種GPIO的定義和區別。

一、GPIO複用表

對於GPIO功能複用，請參考如下表格。

▼ GPIO複用表 ▼

二、GPIO特性

Air780E的GPIO口根據不同的特性，可以分為三種型別：

• 普通IO

• Wakeup IO

• AGPIO

不同特性的GPIO，其驅動能力以及在低功耗模式/PSM+模式下的表現區別比較大，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，以下均以AGPIO的寫法進行描述。

1. 普通IO

Air780E大部分管腳為普通GPIO（上圖GPIO複用表格中灰色底色的IO）；

Air780E系統為了在休眠模式下有極致的低功耗效能，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。

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

▼ 普通IO相關特性 ▼

• 電壓域：VDD_EXT（1.8/3.3V可配置）

• 輸入輸出：可以配置

• 上下拉：內部可配置

• 輸入中斷：
  上下邊沿觸發/雙邊沿觸發/高低電平觸發（休眠後無法響應中斷）

• 休眠電平保持：不可保持

• 休眠喚醒：不可喚醒模組

• 驅動能力：單個普通GPIO驅動能力<=10mA

2. AGPIO

AGPIO管腳為休眠可保持管腳（GPIO複用表格中綠色底色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管腳在休眠狀態下能夠保持電平。

AGPIO管腳可以用於休眠狀態下仍然需要保持工作狀態的外設。

▼ AGPIO相關特性 ▼

• 電壓域：LDO_AONIO（1.8/3.3V）

• 輸入輸出：可以配置

• 上下拉：內部可配置

• 輸入中斷：
  上下邊沿觸發/雙邊沿觸發/高低電平觸發（休眠後無法響應中斷）

• 休眠電平保持：可保持

• 休眠喚醒：不可喚醒模組

• 驅動能力：

  AGPIOWU0/1/3(MAIN_DTR)：30μA；

  AGPIO3~8：5mA（所有AGPIO總共驅動電流不能超過5mA）。

3. Wakeup IO

Air780E模組包含6個特殊管腳：
WAKEUP0~WAKEUP5

此型別IO為中斷喚醒管腳，能夠在模組休眠狀態下響應外部中斷從而使模組退出休眠狀態，因此這類IO管腳在休眠狀態下也能保持供電。

注意：Wakeup IO僅支援輸入，不能配置為輸出，且固定電平不可配置。

▼ Wakeup IO相關特性 ▼

• 電壓域：LDO_AON（2V，不可配置）

• 輸入輸出：僅輸入

• 上下拉：內部可配置

• 休眠喚醒：支援

• 驅動能力：30μA

• 輸入中斷：上下邊沿觸發/雙邊沿觸發/高低電平觸發

• 休眠電平保持：可保持

三、GPIO應用注意事項

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級別的高脈衝，極易導致連線的外設誤動作。

原因解析：

Air780E的休眠特性，VDD_EXT在休眠狀態下會關閉，但是Air780E系統在休眠的整個時期內並不是一直保持穩定休眠狀態，需要不定時喚醒起來與4G網路互動以保持網路連線，因此VDD_EXT會隨著模組喚醒而開啟。而大部分普通GPIO預設是I&PU狀態，就會被VDD_EXT拉高，導致輸出高脈衝。

設計建議：

在一些需要休眠狀態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。

由於AGPIO數量有限，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衝幅值，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，請根據實際情況酌情做出選擇。

2. Wakeup IO型別的GPIO不要用VDD_EXT或者普通GPIO上拉，會導致系統無法進入休眠。

原因解析：

Air780E的休眠特性使得普通GPIO管腳和VDD_EXT會在休眠狀態下輸出高脈衝，會使得Wakeup IO收到中斷而導致系統被喚醒，無法進入休眠模式。

設計建議：使用內部的上下拉。

3. Wakeup IO型別的GPIO不要直接連線主控MCU的IO管腳，會導致電平不一致而影響系統穩定性。

原因解析：

Wakeup IO管腳電平是2V左右，這個與大多數MCU的IO電平不匹配，而且Wakeup IO的供電為內部的LDO_AON，而這個供電會給系統啟動相關的部分供電，比如reset管腳，因此Wakeup IO上由於電平不匹配而導致的漏洞，有可能會影響系統穩定性。

設計建議：

使用二極體或者三極體來隔離（如下圖）。

今天的內容就分享到這裡了~