LowPower: DeepSleep GPIO PWM Wakeup¶
1 功能概述¶
本例程演示如何使 SoC 进入 DeepSleep 状态，然后通过 2 路外部 PWM 波形触发 GPIO 中断将其唤醒。
2 环境准备¶
硬件设备与线材：
PAN1080 EVB 核心板与底板各一块
JLink 仿真器（用于烧录例程程序）
电流计（本文使用电流可视化测量设备 PPK2 [Nordic Power Profiler Kit II] 进行演示）
带 2 路 PWM 波形输出的逻辑分析仪（本文使用 Kingst LA1010 逻辑分析仪进行演示）
USB-TypeC 线一条（用于底板供电和查看串口打印 Log）
杜邦线数根（用于连接各个硬件设备）
硬件接线：
为确保能够准确地测量 SoC 本身的功耗，排除底板外围电路的影响，请勿将 EVB 核心板插到 EVB 底板上
使用 USB-TypeC 线，将 PC USB 插口与 EVB 底板 USB->UART 插口相连
使用杜邦线将（根据核心板芯片的型号不同，以下两种接法二选一）:
EVB 底板上的 TX0 引脚与核心板上的 P00 引脚相连， EVB 底板上的 RX0 引脚与核心板上的 P01 引脚相连（若核心板芯片为 QFN32 或 LQFP64 封装）
EVB 底板上的 TX0 引脚与核心板上的 P30 引脚相连， EVB 底板上的 RX0 引脚与核心板上的 P31 引脚相连（若核心板芯片为 QFN48 封装）
使用杜邦线将 JLink 仿真器的：
SWD_CLK 引脚与 EVB 核心板的 P46 引脚相连
SWD_DAT 引脚与 EVB 核心板的 P47 引脚相连
SWD_GND 引脚与 EVB 核心板的 GND 引脚相连
使用杜邦线将 EVB 核心板上的：
P20 引脚与 EVB 底板的 P20 引脚相连
P02 引脚与 EVB 底板的 P02 引脚相连
P03 引脚与 EVB 底板的 P03 引脚相连
将 PPK2 硬件的：
USB DATA/POWER 接口连接至 PC USB 接口
VOUT 引脚连接至 EVB 核心板的 VBAT 引脚
GND 引脚连接至 EVB 核心板的 GND 引脚
LOGIC PORT 的 VCC 引脚连接至 EVB 底板的 VBAT 引脚
LOGIC PORT 的 GND 引脚连接至 EVB 底板的 GND 引脚
LOGIC PORT 的 D0 引脚连接至 EVB 底板的 P20 引脚
LOGIC PORT 的 D1 引脚连接至 EVB 底板的 P02 引脚
LOGIC PORT 的 D2 引脚连接至 EVB 底板的 P03 引脚
将 LA1010 硬件的：
USB 接口连接至 PC USB 接口
PWM1 引脚连接至 EVB 底板的 P02 引脚（用于触发 GPIO 唤醒）
PWM2 引脚连接至 EVB 底板的 P03 引脚（用于触发 GPIO 唤醒）
PC 软件:
串口调试助手（UartAssist）或终端工具（SecureCRT），波特率 921600（用于接收串口打印 Log）
nRF Connect Desktop（用于配合 PPK2 测量 SoC 电流）
Kingst VIS（用于配合 LA1010 逻辑分析仪输出 PWM 波形）
3 编译和烧录¶
例程位置：zephyr\samples_panchip\low_power\deepsleep_gpio_pwm_wakeup
使用 ZAL 工具擦除 Flash 程序。关于 ZAL 工具的详细介绍请参考：Zephyr APP Launcher 工具介绍。
4 例程演示说明¶
PC 上打开 Kingst VIS 软件，自动连接逻辑分析仪，连接成功后，先确保其 2 路 PWM 输出功能均为关闭状态：
LA1010 关闭 2 路 PWM 信号输出功能¶
PC 上打开 PPK2 Power Profiler 软件，供电电压选择 3300 mV，然后打开供电开关：
PPK2 使能芯片供电¶
测试芯片中目前还没有程序，所以看到此时芯片耗电保持在 3mA 左右。
使用 ZAL 工具将编译后的例程烧录至芯片
烧录成功后，最好断开 JLink 与芯片的连接以防止芯片 P46 和 P47 两个引脚有漏电情况发生
从串口工具中看到如下的打印信息：
Try to load HW calibration data.. DONE. - Chip Type : 0x80 - Chip CP Version : None - Chip FT Version : 5 - Chip MAC Address : D0000C0293CA - Chip Flash UID : 31373237300A29494330FFFFFFFFFFFF - Chip Flash Size : 1024 KB *** Booting Zephyr OS build zephyr-v2.7.0-1346-g181eea9cf7ca *** Try to take wakeup_sem..
此时观察芯片电流波形，发现稳定在 10uA 左右（说明芯片成功进入了 DeepSleep 模式）：
系统初始化后进入 DeepSleep 模式¶
这里芯片进入 DeepSleep 模式的底电流实际上是偏大的，这是由于 PPK2 的逻辑分析功能引脚接到芯片上的原因；若此时将逻分功能引脚 D0、D1、D2 从芯片底板上移除，则可看到芯片底电流会下降至 7uA 左右。
在 Kingst VIS 界面上，打开 2 路 PWM 输出功能，并分别将波形频率配置为 1Hz 和 0.5Hz，然后点击确定即可输出 PWM 波形：
LA1010 配置并开启 2 路 PWM 信号输出功能¶
由串口打印信息可知 2 路 PWM 均触发了芯片唤醒：
[Uptime: 534106 ms] GPIO IRQ triggered: P02. wakeup_sem is taken. Try to take wakeup_sem.. [Uptime: 534608 ms] GPIO IRQ triggered: P02. [Uptime: 534608 ms] GPIO IRQ triggered: P03. wakeup_sem is taken. Try to take wakeup_sem.. [Uptime: 535110 ms] GPIO IRQ triggered: P02. wakeup_sem is taken. Try to take wakeup_sem.. [Uptime: 535615 ms] GPIO IRQ triggered: P02. [Uptime: 535616 ms] GPIO IRQ triggered: P03. wakeup_sem is taken. Try to take wakeup_sem.. [Uptime: 536114 ms] GPIO IRQ triggered: P02. wakeup_sem is taken. Try to take wakeup_sem.. [Uptime: 536616 ms] GPIO IRQ triggered: P02. [Uptime: 536616 ms] GPIO IRQ triggered: P03. wakeup_sem is taken. Try to take wakeup_sem.. [Uptime: 537118 ms] GPIO IRQ triggered: P02. wakeup_sem is taken. Try to take wakeup_sem.. [Uptime: 537623 ms] GPIO IRQ triggered: P02. [Uptime: 537624 ms] GPIO IRQ triggered: P03. wakeup_sem is taken.
程序配置为 GPIO 检测到上升沿或下降沿均可被唤醒并触发中断，而由上述 Log 可知，每隔 500ms 触发一次 P02 中断，每隔 1s 触发一次 P03 中断，与对应的 PWM 触发信号相符。
对于本例程来说，PWM 波形频率最好不要高于 250 Hz，也即两次 GPIO 唤醒的间隔不小于 2ms；这是因为本例程使能了 UART 串口打印，而且程序会等待打印消息完全发送出去才会允许进入 DeepSleep 状态，而这期间下一个 GPIO 唤醒事件可能会到来， 从而导致丢掉一个 GPIO 中断。
芯片本身设计的 GPIO 唤醒指标，对 GPIO 维持唤醒电平的时间也是有要求的：为保证 GPIO 能够正常唤醒，且唤醒中断也能正常触发， 需要将 GPIO 唤醒电平保持 350us 以上。在实际应用中，如果可能，我们推荐将 GPIO 唤醒电平保持 1ms 以上。
此时再观察芯片电流波形与 GPIO 逻辑波形，可以看到芯片每隔 500ms 会从 DeepSleep 状态下醒来：
使用 2 路 PWM 波形通过 GPIO 唤醒芯片¶
由电流波形可知芯片每隔 500ms 会被外部 PWM 波形唤醒，然后翻转 GPIO P20 后重新进入了 DeepSleep 模式，如此往复。
5 开发者说明¶
5.1 App Config 配置¶
本例程的 App Config（对应 prj.conf 文件）配置如下：
# Enable Low Power Flow
CONFIG_PM=y
CONFIG_BT_CTLR_SLEEP_CLOCK_SOURCE=1
# Enable GPIO Input Sentinel
CONFIG_PM_GPIO_INPUT_SENTINEL=y
CONFIG_PM_GPIO_INPUT_SENTINEL_INVERT_CTRL=y
# Disable Serial Uart & Log
# CONFIG_SERIAL=n
# CONFIG_UART_INTERRUPT_DRIVEN=n
# CONFIG_CONSOLE=n
# CONFIG_UART_CONSOLE=n
# CONFIG_PRINTK=n
# Forcely calibrate 32K RCL Clock
# CONFIG_SOC_FORCE_CALIB_RCL_CLK=y
# Increase Low power LDO calibrate code (can be 0/1/2/3)
# CONFIG_SOC_INCREASE_LLDO_CALIB_CODE=1
# Enable DC/DC
CONFIG_SOC_DCDC_PAN1080=y
其中：
CONFIG_PM=y：使能低功耗流程CONFIG_BT_CTLR_SLEEP_CLOCK_SOURCE=1：低功耗时钟相关配置（目前必须固定配置为1）CONFIG_PM_GPIO_INPUT_SENTINEL=y：开启 GPIO 输入电平检测功能，开启后当系统试图进入 DeepSleep 模式时，会先检查当前是否有使能中断的 GPIO，若有，则接着检查其输入电平是否与中断配置冲突，若冲突则阻止系统进入 DeepSleep 模式此处 “输入电平与中断配置冲突” 的含义是：中断配置为下降沿触发而此时输入电平已经为低电平，或者中断配置为上升沿触发而此时输入电平已经为高电平； PAN1080 SoC 的低功耗模式不支持这种冲突情况，因此在配置 GPIO 唤醒的时候为安全起见可将此开关打开。
CONFIG_PM_GPIO_INPUT_SENTINEL_INVERT_CTRL=y：当检测到当输入电平与中断配置冲突时，直接将当前的中断配置修改为不冲突的状态（此功能生效需要同时开启 GPIO 输入电平检测功能）例如，系统进入 DeepSleep 模式前，若检测到中断配置为下降沿触发而此时输入电平已经为低电平，则直接将当前中断配置修改为上升沿触发，然后进入 DeepSleep 状态；这样可以确保无论 当前 GPIO 输入电平为高还是低，均可以正常进入 DeepSleep 流程，直到下次输入电平变化重新将芯片唤醒。
CONFIG_SOC_DCDC_PAN1080=y：使能芯片的 DCDC 供电模式，以降低芯片动态功耗
5.2 App DeviceTree 配置¶
本例程的 App DeviceTree（对应 app.overlay 文件）配置如下：
&uart1 {
status = "disabled";
};
&clk_xtl {
/* Frequency of XTL clock, DO NOT CHANGE THIS ITEM */
clock-frequency = <32768>;
/* Enable/Disable the external 32768 Hz low speed crystal oscillator */
status = "disabled";
};
&clk_rcl {
/* Frequency of RCL clock, DO NOT CHANGE THIS ITEM */
clock-frequency = <32000>;
/* Enable/Disable the internal 32 KHz Low Speed RC */
status = "okay";
};
&rcc {
clocks = <&dpll &clk_rcl>;
clock-frequency-slow = <32000>;
};
其中：
将 uart1 的
status属性配置为disabled以禁止系统上电后初始化 uart1 设备，确保不会因为 uart1 的引脚配置产生 IO 漏电将 clk_xtl 的
status属性配置为disabled以禁用 32768Hz XTL 低速晶振（此为 SDK 默认配置）将 clk_rcl 的
status属性配置为okay以打开 32kHz RCL 内部低速时钟（此为 SDK 默认配置）将 rcc 的：
clocks属性的第 2 项（clk_slow）配置为clk_rcl以使系统使用 32kHz RCL 内部低速时钟（此为 SDK 默认配置）clock-frequency-slow属性配置为32000以告诉系统当前使用的低速时钟频率为 32000 Hz（此为 SDK 默认配置）
5.3 程序代码¶
请参考例程代码中的相关注释以获取详细解释。
6 RAM/Flash资源使用情况¶
Memory region Used Size Region Size %age Used
FLASH: 19248 B 384 KB 4.90%
SRAM: 7040 B 64 KB 10.74%