GPIO

一、GPIO 概述

gpio 是通用型输入输出的简称，一个 gpio 引脚可以用于输入、输出或其他特殊功能。

二、演示功能概述

本文将介绍 Air201 gpio 的输入与输出 demo 讲解与效果演示。

三、准备硬件环境

“古人云：‘工欲善其事，必先利其器。’在深入介绍本功能示例之前，我们首先需要确保以下硬件环境的准备工作已经完成。”

3.1 Air201模组

本次使用的开发板为 Air201模组，如下图所示：

点击链接购买：合宙Air201模组淘宝购买链接；

此模组的详细使用说明参考：Air201 产品手册。

3.2 SIM 卡

请准备一张可正常上网的 SIM 卡，该卡可以是物联网卡或您的个人手机卡。

特别提醒：请确保 SIM 卡未欠费且网络功能正常，以便顺利进行后续操作。

3.3 PC 电脑

请准备一台配备 USB 接口且能够正常上网的电脑。

电脑操作系统为：WIN10以及以上版本的WINDOWS系统。

3.4 数据通信线

请准备一根用于连接 Air201模组和 PC 电脑的数据线，该数据线将实现业务逻辑的控制与交互。

USB 数据线（其一端为 Type-C 接口，用于连接 Air201模组）。通常，这种数据线的外观如下示意图所示：

普通的手机 USB 数据线一般都可以直接使用；

在本教程中，我们将采用 USB 数据线配置进行测试和数据查看：

USB 数据线：此数据线不仅用于为测试板供电，还用于查看数据日志。其一端为 Type-C 接口，连接 Air201模组；另一端为标准 USB 接口，连接 PC 电脑。

3.5 组装硬件环境

3.5.1 请按照 SIM 卡槽上的指示方向正确插入 SIM 卡，务必确保插入方向正确，避免插反导致损坏！

通常，插入 SIM 卡的步骤如下：

将 SIM 卡的金属接触面朝下，对准卡槽的开口。
用力平稳地将 SIM 卡推入卡槽，直至推到最底部，表示 SIM 卡已正确安装到位。

3.5.2 USB 数据线，连接电脑和 Air201模组，如下图所示：

四、GPIO 软硬件参考

4.1 API 接口介绍

本教程使用 api 接口为:

https://docs.openluat.com/air201/luatos/api/core/gpio/

4.2 GPIO 硬件设计

4.2.1 GPIO 复用表

！！！一定要仔细阅读这里的GPIO使用注意事项！！！

五、准备软件环境

“凡事预则立，不预则废。”在详细阐述本功能示例之前，我们需先精心筹备好以下软件环境。

5.1 Luatools 工具

要想烧录 LuatOS 固件到 4G 模组中，需要用到合宙的强大的调试工具：Luatools；

下载地址：Luatools v3 下载调试工具。

Luatools 工具集具备以下几大核心功能：

一键获取最新固件：自动连接合宙服务器，轻松下载最新的合宙模组固件。
固件与脚本烧录：便捷地将固件及脚本文件烧录至目标模组中。
串口日志管理：实时查看模组通过串口输出的日志信息，并支持保存功能。
串口调试助手：提供简洁的串口调试界面，满足基本的串口通信测试需求。

Luatools 下载之后，无需安装，解压到你的硬盘，点击 Luatools_v3.exe 运行，出现如下界面，就代表 Luatools 安装成功了：

5.2 烧录代码

首先要说明一点：脚本代码，要和固件的LuatOS-SoC_V2002_Air201.soc 文件一起烧录。

5.2.1 找到烧录的固件文件

官网下载,底层 core 下载地址：LuatOS 底层 core 注：本demo使用如图所示固件

5.2.2 脚本文件

脚本demo 下载地址: https://gitee.com/openLuat/LuatOS-Air201/tree/master/demo/gpio

5.2.3 正确连接电脑和 4G 模组电路板

使用带有数据通信功能的数据线，不要使用仅有充电功能的数据线；

5.2.4 识别 4G 模组的 BOOT 引脚

Air201进入boot下载模式，烧录固件和程序，需要将预留的测试点（Air201板子 B面图）的BOOT 上拉到vdd_ext（A面USB旁边），之后上电开机，即可进入下载模式，下载完程序后将boot脚悬空。

Air201板子 A面图

Air201板子 B面图

5.2.5 识别电脑的正确端口

判断是否进入 BOOT 模式：模块上电，此时在电脑的设备管理器中，查看串口设备，会出现一个端口表示进入了 BOOT 下载模式，如下图所示：

5.2.6 创建项目并烧录

首先，确保你的 Luatools 的版本大于或者等于 3.0.6 版本.

Luatools 版本没问题的话，就点击 Luatools 右上角的“项目管理测试”按钮，如下图所示：

创建项目

点击下载后，我们需要进入 BOOT 模式才能正常下载。

下载成功

六、GPIO 简介

认识模块 GPIO 管脚：Air201 模组的 gpio 与其他 MCU 类的芯片一样，也可以配置为输入/输出/上拉/下拉/中断等状态，只有在硬件设计手册上注明带 GPIO 功能的管脚才能作为 GPIO 使用。

Air201及其系列模组，有两种 GPIO，一种叫做普通 GPIO，一种叫做 AGPIO

下面是普通 GPIO 和 AGPIO 的区别

	休眠后状态	驱动能力	输入输出	中断
普通 GPIO	掉电且伴随网络状态可能会有不定周期的波动	单个 <10mA 总计 <200mA	支持	支持
AGPIO	保持原设置状态	单个 <5mA 总计 <5mA	支持	支持

6.2 输出模式简介

GPIO 的输出模式是指将 GPIO 配置为向外界输出高低电平的模式。

6.2.1 输出模式示例

输出模式测试 demo

这里粘贴的代码相比较 demo 中删减了一些判断板子型号的功能，更加精简，最终效果还是一样的。

-- LuaTools需要PROJECT和VERSION这两个信息
PROJECT = "gpiodemo"
VERSION = "1.0.1"

log.info("main", PROJECT, VERSION)

-- sys库是标配
_G.sys = require("sys")

if wdt then
    -- 添加硬狗防止程序卡死，在支持的设备上启用这个功能
    wdt.init(9000) -- 初始化watchdog设置为9s
    sys.timerLoopStart(wdt.feed, 3000) -- 3s喂一次狗
end

local gpio_number = 1

LED = gpio.setup(gpio_number, 1)

sys.taskInit(function()
    -- 开始呼吸灯
    local count = 0
    while 1 do
        -- 呼吸灯程序
        LED(1)
        log.info("GPIO", "Go Go Go", count, rtos.bsp())
        sys.wait(500)--点亮时间 500ms
        LED(0)
        sys.wait(500)--熄灭时间 500ms
        count = count + 1
    end
end)

-- 用户代码已结束---------------------------------------------
-- 结尾总是这一句
sys.run()
-- sys.run()之后后面不要加任何语句!!!!!

6.2.2 示例效果展示：

每隔 1 秒亮 0.5 秒。

6.2 输入模式简介

GPIO 的输入模式是指将 GPIO 配置为接收外部信号的模式。

6.2.1 输入模式测试 demo

输入模式测试 demo

-- LuaTools需要PROJECT和VERSION这两个信息
PROJECT = "gpio_irq"
VERSION = "1.0.0"

log.info("main", PROJECT, VERSION)

-- sys库是标配
_G.sys = require("sys")

if wdt then
    -- 添加硬狗防止程序卡死，在支持的设备上启用这个功能
    wdt.init(9000) -- 初始化watchdog设置为9s
    sys.timerLoopStart(wdt.feed, 3000) -- 3s喂一次狗
end

-- 配置gpio5为输入模式
-- 配置GPIO1(即开发板上LED灯)为输出模式

-- 请根据实际需求更改gpio编号和上下拉
local inputpin = 5
local ledpin = 1

local input = gpio.setup(inputpin,nil)
local led = gpio.setup(ledpin, 1)

--GPIO5检测到有高低电平输入后，会返回GPIO5当前获取到的电平为高还是低，高返回值为1，低返回值为0
--将这个返回值，传给GPIO1(LED),为0 则GPIO1输出低电平(LED灯灭)，为1则输出高电平(LED灯亮)
sys.taskInit(function ()
    while true do
        led(input())
        sys.wait(50)
    end
end)

-- 用户代码已结束---------------------------------------------
-- 结尾总是这一句
sys.run()
-- sys.run()之后后面不要加任何语句!!!!!

6.2.2 硬件连接

本文使用的是 Air201 扩展板，需要准备一根杜邦线将扩展板上的 GPIO5 引脚（即com_pwdn管脚）在悬空和 GND 引脚中间切换起来。

6.2.3 示例效果展示

6.3 中断模式简介

当 GPIO 检测到电平变化且满足触发条件时，触发中断，CPU 就会暂停当前任务，执行中断回调函数中的内容，当中断回调函数中的内容执行完毕时，再继续执行之前没有执行完的任务。

除了中断回调方式，还有中断计数模式。中断计数模式时，中断时不回调

6.3.1 中断模式(触发)测试 demo

测试 demo 链接

-- LuaTools需要PROJECT和VERSION这两个信息
PROJECT = "gpio_irq"
VERSION = "1.0.0"

log.info("main", PROJECT, VERSION)

-- sys库是标配
_G.sys = require("sys")

if wdt then
    -- 添加硬狗防止程序卡死，在支持的设备上启用这个功能
    wdt.init(9000) -- 初始化watchdog设置为9s
    sys.timerLoopStart(wdt.feed, 3000) -- 3s喂一次狗
end

-- 配置gpio5为中断模式，上升沿(gpio.RISING)和下降沿(gpio.FALLING)均触发(gpio.BOTH)
-- 请根据实际需求更改gpio编号和触发模式
local gpio_pin = 5
gpio.debounce(gpio_pin, 100)
gpio.setup(gpio_pin, function()
    log.info("gpio", gpio_pin, "被触发")
end, gpio.PULLUP, gpio.BOTH)

-- 用户代码已结束---------------------------------------------
-- 结尾总是这一句
sys.run()
-- sys.run()之后后面不要加任何语句!!!!!