DeepSleep GPIO Key Wakeup¶
1 功能概述¶
本例程演示如何使 SoC 进入 DeepSleep 状态，然后通过 GPIO 按键将其唤醒。
2 环境准备¶
硬件设备与线材：
PAN107X 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）
USB-TypeC 线一条（用于底板供电和查看串口打印 Log）
杜邦线数根或跳线帽数个（用于连接各个硬件设备）
硬件接线：
将 EVB 核心板插到底板上
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，请确认 EVB 底板上的：
Voltage 排针组中的 VCC 和 VDD 均接至 3V3
POWER 开关从 LDO 档位拨至 BAT 档位（并确认底板背部的电池座内没有纽扣电池）
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 EVB 底板上的 TX 引脚接至核心板 P16，RX 引脚接至核心板 P17
使用杜邦线将 JLink 仿真器的：
SWD_CLK 引脚与 EVB 底板的 P00 排针相连
SWD_DAT 引脚与 EVB 底板的 P01 排针相连
SWD_GND 引脚与 EVB 底板的 GND 排针相连
将 PPK2 硬件的：
USB DATA/POWER 接口连接至 PC USB 接口
VOUT 连接至 EVB 底板的 VBAT 排针
GND 连接至 EVB 底板的 GND 排针
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）
3 编译和烧录¶
例程位置：<PAN10XX-NDK>\01_SDK\nimble\samples\low_power\deepsleep_gpio_key_wakeup\keil_107x
双击 Keil Project 文件打开工程进行编译烧录，烧录成功后断开 JLink 连线以避免漏电。
4 例程演示说明¶
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
从串口工具中看到如下的打印信息：
Try to load HW calibration data.. DONE. - Chip Info : 0x1 - Chip CP Version : 255 - Chip FT Version : 7 - Chip MAC Address : E110000052E3 - Chip UID : 060300465454455354 - Chip Flash UID : 4250315A3538380B00CE12435603C678 - Chip Flash Size : 512 KB [I] App started.. [I] Wait for Task Notifications..
此时观察芯片电流波形，发现稳定在 4uA 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¶
芯片低功耗状态下的底电流（静态漏电流）与环境温度相关，温度越高，底电流越大。
分别尝试按下 EVB 底板上的 3 个按键：KEY1、KEY2 和 WKUP，由串口打印信息可知 3 个按键事件均触发了芯片唤醒：
[I] ==== KEY1 Pressed! (P0_6 falling edge detected) ==== [I] A notification received, value: 1. [I] Wait for Task Notifications.. [I] ==== KEY2 Pressed! (P1_2 falling edge detected) ==== [I] A notification received, value: 1. [I] Wait for Task Notifications.. [I] ==== WKUP Pressed! (P0_2 falling edge detected) ==== [I] A notification received, value: 1. [I] Wait for Task Notifications..
此时再观察芯片电流波形，可以看到芯片触发了 3 次唤醒，最后又进入 DeepSleep 状态等待下次按键唤醒：
分别使用 3 个按键唤醒芯片¶
由电流波形可知芯片每次唤醒后均重新进入了 DeepSleep 模式，此模式下芯片电流保持在 4uA 左右。
5 开发者说明¶
5.1 SDK Config 配置¶
与本例程相关的 SDK Config (sdk_config.h) 配置有：
SoC Platform : Chip Power Mode
芯片供电选择 DCDC 模式，以降低芯片动态功耗
对应宏配置
CONFIG_SOC_DCDC_PAN1070 = 1
Power Management : Enable Low Power Mode
使能系统低功耗功能
对应宏配置
CONFIG_PM = 1
Log & Debug Config : Enable App Log
使能 App Log 功能
对应宏配置
APP_LOG_EN = 1
Log & Debug Config : Enable App Log : Log to UART
将 App Log 输出至串口
对应宏配置
CONFIG_UART_LOG_ENABLE = 1
5.2 程序代码¶
5.2.1 主程序¶
本例程中，OS 为使能状态，因此主程序 main() 函数也是 OS Main Task 的入口函数，其内容如下：
int main(void)
{
/* Application initialization */
app_setup();
/* Application main infinite loop */
app_main_loop();
return 0;
}
5.2.2 App Setup 初始化¶
App 初始化 app_setup() 函数内容如下：
void app_setup(void)
{
APP_LOG_INFO("App started..\n\n");
wakeup_gpio_keys_init();
}
打印 App 初始化 Log
在 wakeup_gpio_keys_init() 函数中初始化 GPIO 配置
5.2.3 App Main Task Loop 任务循环¶
App Main Task 循环 app_main_loop() 函数内容如下：
void app_main_loop(void)
{
uint32_t ulNotificationValue;
/* Store the handle of current task. */
xTaskToNotify = xTaskGetCurrentTaskHandle();
if(xTaskToNotify == NULL) {
app_assert("Error, get current task handle failed!\n");
}
while (1) {
APP_LOG_INFO("Wait for Task Notifications..\n");
/*
* Wait to be notified that gpio key is pressed (gpio irq occured). Note the first parameter
* is pdTRUE, which has the effect of clearing the task's notification value back to 0, making
* the notification value act like a binary (rather than a counting) semaphore.
*/
ulNotificationValue = ulTaskNotifyTake(pdTRUE, portMAX_DELAY);
APP_LOG_INFO("A notification received, value: %d.\n\n", ulNotificationValue);
}
}
获取当前任务的 Task Handle，用于后续中断中给次任务发送通知使用
在 while (1) 主循环中尝试获取任务通知（Task Notify），并打印相关的状态信息
5.2.4 GPIO 初始化程序¶
GPIO 初始化程序 wakeup_gpio_keys_init() 函数内容如下：
static void wakeup_gpio_keys_init(void)
{
/* Configure GPIO P06 (KEY1) / P12 (KEY2) / P02 (WKUP) as Falling Edge Interrupt/Wakeup */
/* Set pinmux func as GPIO */
SYS_SET_MFP(P0, 6, GPIO);
SYS_SET_MFP(P1, 2, GPIO);
SYS_SET_MFP(P0, 2, GPIO);
/* Configure debounce clock to 32K clock */
GPIO_SetDebounceTime(GPIO_DBCTL_DBCLKSRC_RCL, GPIO_DBCTL_DBCLKSEL_4);
/*
* Construct GPIO init structure and Init GPIO P06/P12/P02:
* - Set IO to digital input mode
* - Enable internal pull-up resistor
*/
HAL_GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {
.mode = HAL_GPIO_MODE_INPUT_DIGITAL,
.pull = HAL_GPIO_PULL_UP,
};
HAL_GPIO_Init(P0_6, &GPIO_InitStruct);
HAL_GPIO_Init(P1_2, &GPIO_InitStruct);
HAL_GPIO_Init(P0_2, &GPIO_InitStruct);
/* Construct GPIO interrupt init structure */
HAL_GPIO_IntInitTypeDef GPIO_IntInitStruct = {
.intMode = HAL_GPIO_INT_FALLING,
.debounce = ENABLE,
};
/* Init GPIO P06 interrupt */
GPIO_IntInitStruct.callbackFunc = gpio_p06_input_callback;
HAL_GPIO_InterruptInit(P0_6, &GPIO_IntInitStruct);
/* Init GPIO P12 interrupt */
GPIO_IntInitStruct.callbackFunc = gpio_p12_input_callback;
HAL_GPIO_InterruptInit(P1_2, &GPIO_IntInitStruct);
/* Init GPIO P02 interrupt */
GPIO_IntInitStruct.callbackFunc = gpio_p02_input_callback;
HAL_GPIO_InterruptInit(P0_2, &GPIO_IntInitStruct);
/* Enable GPIO IRQs in NVIC */
NVIC_EnableIRQ(GPIO0_IRQn);
NVIC_EnableIRQ(GPIO1_IRQn);
}
使用 HAL GPIO Driver 对 GPIO 进行配置
由于 EVB 底板上有 3 个按键，分别对应核心板 P06/P12/P02 等 3 个引脚，因此这里仅配置这 3 个 GPIO 引脚：
配置引脚 Pinmux 至 GPIO 功能
选择去抖时钟源为 32K Clock，以支持边沿唤醒，并配置去抖时间
配置 GPIO 为输入模式，并使能内部上拉电阻（注意 EVB 底板按键没有外部上拉电阻）
使能 GPIO 中断，将其配置为下降沿触发中断（即下降沿唤醒），并使能去抖功能
使能 NVIC GPIO IRQs
5.2.5 GPIO 中断回调函数¶
static void gpio_p06_input_callback(HAL_GPIO_IntMode intMode)
{
BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;
if (intMode == HAL_GPIO_INT_FALLING) {
/* Notify the task that KEY1 is pressed (P06 falling edge detected). */
vTaskNotifyGiveFromISR(xTaskToNotify, &xHigherPriorityTaskWoken);
APP_LOG_INFO("==== KEY1 Pressed! (P0_6 falling edge detected) ====\n");
}
/* Yield if xHigherPriorityTaskWoken is true. */
portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken);
}
static void gpio_p12_input_callback(HAL_GPIO_IntMode intMode)
{
BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;
if (intMode == HAL_GPIO_INT_FALLING) {
/* Notify the task that KEY1 is pressed (P06 falling edge detected). */
vTaskNotifyGiveFromISR(xTaskToNotify, &xHigherPriorityTaskWoken);
APP_LOG_INFO("==== KEY2 Pressed! (P1_2 falling edge detected) ====\n");
}
/* Yield if xHigherPriorityTaskWoken is true. */
portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken);
}
static void gpio_p02_input_callback(HAL_GPIO_IntMode intMode)
{
BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;
if (intMode == HAL_GPIO_INT_FALLING) {
/* Notify the task that KEY1 is pressed (P06 falling edge detected). */
vTaskNotifyGiveFromISR(xTaskToNotify, &xHigherPriorityTaskWoken);
APP_LOG_INFO("==== WKUP Pressed! (P0_2 falling edge detected) ====\n");
}
/* Yield if xHigherPriorityTaskWoken is true. */
portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken);
}
由于使用 HAL GPIO Driver，因此无需实现 GPIO 中断服务程序，而是要为每个 GPIO 引脚实现自己的中断触发 callback
使用 FreeRTOS
vTaskNotifyGiveFromISR()接口向 App Task 发送通知，表示有 GPIO 中断产生（对应按键按下），此接口中xHigherPriorityTaskWoken变量被配置为pdTRUE，表示当中断返回后将会触发线程调度，而对于此例程来说则是重新调度至 App Task 中的ulTaskNotifyTake()处继续执行
5.2.6 与低功耗相关的 Hook 函数¶
本例程还用到了 2 个与低功耗密切相关的 Hook 函数：
CONFIG_RAM_CODE void vSocDeepSleepEnterHook(void)
{
#if CONFIG_UART_LOG_ENABLE
reset_uart_io();
#endif
}
CONFIG_RAM_CODE void vSocDeepSleepExitHook(void)
{
#if CONFIG_UART_LOG_ENABLE
set_uart_io();
#endif
}
FreeRTOS 有一个优先级最低的 Idle Task，当系统调度到此任务后会对当前状态进行检查，以判断是否允许进入芯片 DeepSleep 低功耗流程
若程序执行到 Idle Task 的 DeepSleep 子流程中，会在 SoC 进入 DeepSleep 模式之前执行
vSocDeepSleepEnterHook()函数，在 SoC 从 DeepSleep 模式下唤醒后执行vSocDeepSleepExitHook()函数为防止 DeepSleep 低功耗状态下 UART IO 漏电，本例程在
vSocDeepSleepEnterHook()函数中，编写了相关代码（reset_uart_io()，具体实现见例程源码）以确保在进入 DeepSleep 模式前：串口 Log 数据都打印完毕（即 UART0 Tx FIFO 应为空）
P16 引脚 Pinmux 功能由 UART0 Tx 切换回 GPIO
P17 引脚 Pinmux 功能由 UART0 Rx 切换回 GPIO，并将其数字输入功能关闭
同理，本例程在
vSocDeepSleepExitHook()函数中，编写了相关代码（set_uart_io()，具体实现见例程源码）以恢复串口 Log 打印功能：P16 引脚 Pinmux 功能由 GPIO 重新切换成 UART0 Tx
P17 引脚 Pinmux 功能由 GPIO 重新切换成 UART0 Rx，并将其数字输入功能重新打开