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 : 6 - Chip MAC Address : E11000000FF8 - Chip UID : 6D0001465454455354 - Chip Flash UID : 4250315A3538380B005B7B4356037D78 - Chip Flash Size : 512 KB APP version: 255.255.65535 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（漏电流）与环境温度相关，温度越高，漏电流越大。
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：
P0_6 INT occurred. A notification received, value: 1. Wait for Task Notifications.. P1_2 INT occurred. A notification received, value: 1. Wait for Task Notifications.. P0_2 INT occurred. A notification received, value: 1. 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¶
本例程的 SDK Config（对应 sdk_config.h 文件）配置如下：
SDK Config File¶
其中，与本例程相关的配置有：
SoC Platform : Chip Power Mode (
CONFIG_SOC_DCDC_PAN1070 = 1)：使能芯片 DCDC 供电模式，以降低芯片动态功耗SoC Platform : Enable UART Log (
CONFIG_UART_LOG_ENABLE = 1)：使能串口 Log 输出SoC Platform : Enable Low Power Mode (
CONFIG_PM = 1)：使能系统低功耗流程
5.2 程序代码¶
5.2.1 主程序¶
主程序 app_init() 函数内容如下：
void app_init(void)
{
BaseType_t r;
print_version_info();
/* Create an App Task */
r = xTaskCreate(app_task, // Task Function
"App Task", // Task Name
APP_TASK_STACK_SIZE, // Task Stack Size
NULL, // Task Parameter
APP_TASK_PRIORITY, // Task Priority
NULL // Task Handle
);
/* Check if task has been successfully created */
if (r != pdPASS) {
printf("Error, App Task created failed!\n");
while (1);
}
}
打印 App 版本信息
创建 App 主任务 “App Task”，对应任务函数
app_task确认线程创建成功，否则打印出错信息
5.2.2 App 主任务¶
App 主任务 app_task() 函数内容如下：
void app_task(void *arg)
{
uint32_t ulNotificationValue;
/* Store the handle of current task. */
xTaskToNotify = xTaskGetCurrentTaskHandle();
if(xTaskToNotify == NULL) {
printf("Error, get current task handle failed!\n");
while (1);
}
wakeup_gpio_keys_init();
while (1) {
printf("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);
printf("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 wakeup_gpio_keys_init() 函数中初始化 GPIO 配置
在 while (1) 主循环中尝试获取任务通知（Task Task Notify），并打印相关的状态信息
5.2.3 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 */
GPIO_SetDebounceTime(GPIO_DBCTL_DBCLKSRC_RCL, GPIO_DBCTL_DBCLKSEL_4);
/* Enable input debounce function of specified GPIOs */
GPIO_EnableDebounce(P0, BIT6);
GPIO_EnableDebounce(P1, BIT2);
GPIO_EnableDebounce(P0, BIT2);
/* Set GPIOs to input mode */
GPIO_SetMode(P0, BIT6, GPIO_MODE_INPUT);
GPIO_SetMode(P1, BIT2, GPIO_MODE_INPUT);
GPIO_SetMode(P0, BIT2, GPIO_MODE_INPUT);
CLK_Wait3vSyncReady(); /* Necessary for P02 to do manual aon-reg sync */
/* Enable internal pull-up resistor path */
GPIO_EnablePullupPath(P0, BIT6);
GPIO_EnablePullupPath(P1, BIT2);
GPIO_EnablePullupPath(P0, BIT2);
CLK_Wait3vSyncReady(); /* Necessary for P02 to do manual aon-reg sync */
/* Wait for a while to ensure the internal pullup is stable before entering low power mode */
SYS_delay_10nop(0x10000);
/* Enable GPIO interrupts and set trigger type to Falling Edge */
GPIO_EnableInt(P0, 6, GPIO_INT_FALLING);
GPIO_EnableInt(P1, 2, GPIO_INT_FALLING);
GPIO_EnableInt(P0, 2, GPIO_INT_FALLING);
/* Enable GPIO IRQs in NVIC */
NVIC_EnableIRQ(GPIO0_IRQn);
NVIC_EnableIRQ(GPIO1_IRQn);
}
此函数使用 Panchip Low-Level GPIO Driver 对 GPIO 进行配置
实际上也可使用更上层的 Panchip HAL GPIO Driver 进行配置，具体可参考GPIO Digital Input Interrupt例程中的相关介绍
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
使能去抖功能（并配置去抖时间）
使能 GPIO 数字输入模式
使能内部上拉电阻（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），并使能相关 NVIC IRQ
5.2.4 GPIO 中断服务程序¶
GPIO P0 和 P1 的中断服务程序分别如下：
void GPIO0_IRQHandler(void)
{
BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken = pdTRUE;
for (size_t i = 0; i < 8; i++) {
if (GPIO_GetIntFlag(P0, BIT(i))) {
GPIO_ClrIntFlag(P0, BIT(i));
printf("P0_%d INT occurred.\r\n", i);
/* Notify the task that gpio key is pressed. */
vTaskNotifyGiveFromISR(xTaskToNotify, &xHigherPriorityTaskWoken);
}
}
}
void GPIO1_IRQHandler(void)
{
BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken = pdTRUE;
for (size_t i = 0; i < 8; i++) {
if (GPIO_GetIntFlag(P1, BIT(i))) {
GPIO_ClrIntFlag(P1, BIT(i));
printf("P1_%d INT occurred.\r\n", i);
/* Notify the task that gpio key is pressed. */
vTaskNotifyGiveFromISR(xTaskToNotify, &xHigherPriorityTaskWoken);
}
}
}
每个 GPIO Port 均需编写自己的中断服务函数，其内部可通过
GPIO_GetIntFlag()接口判断触发中断的是当前 port 的哪根 pin在中断服务函数中需注意调用
GPIO_ClrIntFlag()接口清除中断标志位使用 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
5.2.5 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()函数本例程在
vSocDeepSleepEnterHook()函数中，为防止 UART IO 漏电，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
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