今天我们学习的是关于低功耗4G模组的GPIO设计指导：
以低功耗模组Air780E为例，它支持两种软件开发方式：
一种是传统的AT指令；
一种是基于模组做Open开发。
传统AT指令的开发方式，Air780E模组与行业内其它模组品牌在软件上区别不大，在硬件功耗上更有优势；
模组Open开发，其采用的是LuatOS方式，相对C-SDK入门更简单，开发更方便，开发时间上也更快。
本文所介绍的GPIO设计指导，都是针对Air780E用于LuatOS开发方式时的一些注意事项，AT指令开发版本不支持GPIO操作。
Air780E模组共支持GPIO0~GPIO31合计32个GPIO和WAKEUP0~5合计6个唤醒管脚，其中：
32个GPIO口本身有多重复用功能，大家需要根据实际应用进行选择配置；
32个GPIO中，又可分为普通GPIO和AGPIO，在接下来的表格中，会详细介绍这两种GPIO的定义和区别；
6个WAKEUP管脚中，部分也可以配置为GPIO功能，在接下来的表格中，也将详细介绍WAKEUP管脚的注意事项。
一、GPIO复用表
对于GPIO功能复用，请参考如下表格（可通过下方链接下载最新版）。
最新资料详见：
https://docs.openluat.com/air780e/luatos/hardware/design/gpio/
▼ GPIO复用表 ▼
二、GPIO特性
Air780E的GPIO口根据不同的特性，可以分为三种类型：
- 普通IO
- AGPIO
- Wakeup IO
不同特性的GPIO，其驱动能力以及在低功耗模式/PSM+模式下的表现区别比较大，在使用这些特性的GPIO时尤其要注意；
AGPIO也常被写作为：AONGPIO、AON_GPIO，以下均以AGPIO的写法进行描述。
1. 普通IO
Air780E大部分管脚为普通GPIO（上图GPIO复用表格中灰色底色的IO）；
Air780E系统为了在休眠模式下有极致的低功耗性能，会在模组进入休眠/深休眠模式时，关闭GPIO供电(VDD_EXT)，因此会导致所有以VDD_EXT为电源域的GPIO会进入下电状态。
在使用普通GPIO时，要尤其注意在休眠状态下GPIO的掉电状态对控制外设造成的误动作风险。
▼ 普通IO相关特性 ▼
- 电压域：VDD_EXT（1.8/3.3V可配置）
- 输入输出：可以配置
- 上下拉：内部可配置
- 输入中断：上下边沿触发/双边沿触发/高低电平触发（休眠后无法响应中断）
- 休眠电平保持：不可保持
- 休眠唤醒：不可唤醒模组
- 驱动能力：单个普通GPIO驱动能力<=10mA
2. AGPIO
AGPIO管脚为休眠可保持管脚（GPIO复用表格中绿色底色IO管脚）；
这类管脚电源域为长保持的LDO_AONIO电源(为内部电源，模组外部不可测量)，这类电源在模组低功耗模式/PSM+下，仍然能够保持供电，因此AGPIO管脚在休眠状态下能够保持电平。
AGPIO管脚可以用于休眠状态下仍然需要保持工作状态的外设。
▼ AGPIO相关特性 ▼
- 电压域：LDO_AONIO（1.8/3.3V）
- 输入输出：可以配置
- 上下拉：内部可配置
- 输入中断：上下边沿触发/双边沿触发/高低电平触发（休眠后无法响应中断）
- 休眠电平保持：可保持
- 休眠唤醒：不可唤醒模组
- 驱动能力：
AGPIOWU0/1/3(MAIN_DTR)：30μA；
AGPIO3~8：5mA（所有AGPIO总共驱动电流不能超过5mA）。
3. Wakeup IO
Air780E模组包含6个特殊管脚：
WAKEUP0~WAKEUP5
此类型IO为中断唤醒管脚，能够在模组休眠状态下响应外部中断从而使模组退出休眠状态，因此这类IO管脚在休眠状态下也能保持供电。
注意：Wakeup IO仅支持输入，不能配置为输出，且固定电平不可配置。
▼ Wakeup IO相关特性 ▼
- 电压域：LDO_AON（2V，不可配置）
- 输入输出：仅输入
- 上下拉：内部可配置
- 输入中断：上下边沿触发/双边沿触发/高低电平触发
- 休眠电平保持：可保持
- 休眠唤醒：支持
- 驱动能力：30μA
三、GPIO应用注意事项
1. 普通GPIO以及相应的电压域VDD_EXT，在休眠时会输出频繁百ms级别的高脉冲，极易导致连接的外设误动作。
原因解析：
Air780E的休眠特性，VDD_EXT在休眠状态下会关闭，但是Air780E系统在休眠的整个时期内并不是一直保持稳定休眠状态，需要不定时唤醒起来与4G网络交互以保持网络连接，因此VDD_EXT会随着模组唤醒而打开。而大部分普通GPIO默认是I&PU状态，就会被VDD_EXT拉高，导致输出高脉冲。
设计建议：
在一些需要休眠状态下正常工作的外设的控制（比如LED控制）不建议使用普通GPIO，可以使用AGPIO。
由于AGPIO数量有限，在必须用普通GPIO的情况下，可以在普通GPIO上做外接10K电阻下拉（如下图R23)，可以大幅减小休眠时输出的高脉冲幅值，使得减小到外设的高电平判别门限以下，也可以避免误动作的情况，但是相应的在某些情况下，会增加功耗，请根据实际情况酌情做出选择。
2. Wakeup IO类型的GPIO不要用VDD_EXT或者普通GPIO上拉，会导致系统无法进入休眠。
原因解析：
Air780E的休眠特性使得普通GPIO管脚和VDD_EXT会在休眠状态下输出高脉冲，会使得Wakeup IO收到中断而导致系统被唤醒，无法进入休眠模式。
设计建议：使用内部的上下拉。
3. Wakeup IO类型的GPIO不要直接连接主控MCU的IO管脚，会导致电平不一致而影响系统稳定性。
原因解析：
Wakeup IO管脚电平是2V左右，这个与大多数MCU的IO电平不匹配，而且Wakeup IO的供电为内部的LDO_AON，而这个供电会给系统启动相关的部分供电，比如reset管脚，因此Wakeup IO上由于电平不匹配而导致的问题，有可能会影响系统稳定性。
设计建议：
使用二极管或者三极管来隔离（如下图）。
分享完毕
