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新手必看!4G模組Air780EPM——GPIO的設計說明

青山老竹農 ? 來源:jf_82863998 ? 作者:jf_82863998 ? 2025-03-20 17:48 ? 次閱讀

Air780EPM的GPIO設計需兼顧硬件可靠性與軟件靈活性,開發者應基于具體應用場景權衡復用功能優先級,并遵循電源管理規范以延長設備生命周期。通過模塊化配置與精細化調試,可最大化釋放模組性能潛力,構建穩定高效的物聯網系統。

一、概述

開發方式:Air780EPM 僅支持 LuatOS 軟件開發方式,不支持 AT 指令開發方式。若使用 AT 指令開發方式,可選擇 Air780EQ。

LuatOS 開發優勢:相對 C-SDK 入門更簡單,開發更方便,開發時間更快。

適用對象:本文的 GPIO 設計指導針對 Air780EPM 用于 LuatOS 開發方式時的注意事項。

GPIO 及 WAKEUP 管腳數量:Air780EPM 模塊共支持 38 個 GPIO 和 3 個 WAKEUP 喚醒管腳。38 個 GPIO 口本身有多重復用功能,需根據實際應用進行選擇配置。38 個 GPIO 中分為普通 GPIO 和 AGPIO,AGPIO 又有 AGPIO 和 AGPIOWU(AGPIO+WAKEUP)的復用。6 個 WAKEUP 管腳為 AGPIOWU0-2 和 WAKEUP0、VBUS、USIM_DET,用于低功耗模式/PSM+ 模式下的休眠喚醒。

二、GPIO 復用表

對于 GPIO 功能復用請參考如下表格

wKgZPGfXu1iAB9jyAAJpi4UzoUw265.pngwKgZPGfXutGAd0QDAAZ4uEGCoSE099.pngwKgZO2fXuvCAXMmYAAEYxsNbCA4586.pngwKgZPGfXuwaAXlvyAAYm7secc_Q876.png

三、GPIO特性

Air780E的GPIO口根據不同的特性,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復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。

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(休眠后無法響應中斷)

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

wKgZO2fXz42AMe-5AALydCfk_ko449.png

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管腳可以用于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(休眠后無法響應中斷)

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)。

wKgZPGfXz7GADgp_AAOWFxSYG6I214.png

3. Wakeup IO

Air780E模組包含6個特殊管腳:

WAKEUP0~WAKEUP5

此類型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僅支持輸入,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

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

休眠喚醒:支持

驅動能力:30μA

wKgZO2fXz9qAYX8EAAPmK5cr604176.png

四、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級別的高脈沖,極易導致連接的外設誤動作。

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并不是一直保持穩定休眠狀態,需要不定時喚醒起來與4G網絡交互以保持網絡連接,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,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,請根據實際情況酌情做出選擇。

wKgZPGfXz_aAZ0yUAAFs4eLf8tE515.png

2. Wakeup IO類型的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沖,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上由于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:

使用二極管或者三極管來隔離(如下圖)。

wKgZO2fX0COAHajaAAHhPXq-sfE073.png

今天的內容就分享到這里了~

審核編輯 黃宇

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