合宙模组中的“Vref”的正确使用方法，你用对了吗？

在物联网领域，合宙通信模组系列产品以其卓越的低功耗性能，成为众多电池供电型设备的首选。

其中，有一个巧妙的设计

——外部“电源”Vref

利用AGPIO在低功耗模式下的保持特性，为小电流参考电路提供稳定电平。

理解Vref的本质和使用限制，能帮助我们在设计低功耗产品时避开常见陷阱。本文将带你全面认识Vref，让你轻松掌握其关键特性。

一、外部“电源”Vref是什么？

这里所说的 “电源”之所以加引号，是因为它并不是真正的电源——既不是模组内部的DCDC，也不是模组内部的LDO，而是一个AGPIO管脚。

在合宙模组中，Vref通常指PIN99:GPIO23。

下图以合宙Air780EPM（专为物联网打造的低功耗 4G 模组，4MB 内存 + 超小尺寸，支持 30W 像素与 LuatOS 开发，轻松实现智能采集、远程控制与数据传输）为例：

在低功耗模式下，如：

pm.WORK_MODE,1

pm.WORK_MODE,3

Vref可以保持固定高电平输出，从而作为外部电路的“参考电源”使用。

二、为什么要使用Vref？

为什么要使用Vref，要从VDD_EXT的局限说起。大家还记得我们在VDD_EXT章节中对VDD_EXT一个重要特性的介绍吗？

• VDD_EXT标称输出电流最大至200mA，但是VDD_EXT同时用于模组芯片内部和外部，为了保证内部该电压域负载的使用稳定性，请保证外部负载消耗电流不要超过50mA。

• VDD_EXT在低功耗模式pm.WORK_MODE,1状态下间歇性输出，频率和与通信协议要求的时间间隔相同，通常为0.64S/1.28S/2.56S中的一个。

因此，在可能影响低功耗模式pm.WORK_MODE,1下中断唤醒的场合，要避免使用VDD_EXT做上拉电平用，比如UART1电平转换电路（UART1为LPUART，低功耗模式pm.WORK_MODE,1 下可被唤醒）。

如下图所示：UART1电平转换电路里出现的VREF，就是我们今天要介绍的对外“电源”——Vref。

如果图中的VREF电源使用的是VDD_EXT，那么低功耗模式pm.WORK_MODE,1 下模组的UART1_RX频繁的高低电平变化就会将模组唤醒，进而导致模组退出低功耗模式而功耗无法降低。

也正是因为类似场景的需要，所以会将譬如PIN99:GPIO23这样的AGPIO固定输出高作为Vref使用。

一般来说，如果没有其它特殊情况，都是将PIN99:GPIO23作为Vref参考电压使用。

三、Vref的特性要点

Vref本质上指的是AGPIO3-8这6个GPIO，对应GPIO23~28。

具有以下特性：

• 在低功耗模式pm.WORK_MODE,1和PSM+模式pm.WORK_MODE,3下，可以保持固定高电平输出。

• 输出电流能力有限：单个AGPIO最大输出电流仅5mA，且这6个GPIO的总输出电流也不超过5mA。因此，它不能驱动大功率负载，只能用于微功耗的参考电压或上拉用途。

在合宙模组的实际应用中，一般默认固定推荐PIN99:GPIO23作为Vref使用——当然其它5个管脚GPIO24-28，如果软件设置为一直输出高，也可以作为Vref使用；GPIO23当然也是一个普通的AGPIO，如果不做Vref，本身与GPIO24-28没有任何区别。

四、Vref的典型应用场景

Vref适用于需要低功耗且稳定参考电压的场景，下面介绍几个典型的应用案例。

4.1  UART1电平转换电路的上拉电源

如前所述，UART1作为低功耗串口，需要在休眠期间保持稳定的上拉电平。使用GPIO23作为Vref，可以避免因电压波动导致的误唤醒。

4.2  SIM卡插入检测

在SIM卡热插拔检测电路中，常用Vref给USIM_DET（WAKEUP2）提供上拉。

说明！图中的VREF_VOLIT就是Vref，在不同的原理图中可能存在不同的命名，请理解。

4.3  通信定位二合一模组中的备用供电

• 在Air780EGP、Air780EGG、Air780EGH、Air8000G等型号中，Vref用来作为内置GNSS定位芯片的备用供电电源使用。

• 在Air780EGP/EGG中：

  也作为加速度传感器G-Sensor的供电电源使用。

这两处的耗电都非常小，100uA以内，可以满足。

4.4 特别说明

再次强调一下，当前合宙自己的模组、开发板、核心板或对外资料中，都是拿PIN99:GPIO23作为Vref使用的，但并不妨碍GPIO24-28也可以作为Vref，也并不妨碍PIN99作为GPIO23使用。

需要特别指出的是：

如果你的硬件需要在休眠状态下(低功耗模式pm.WORK_MODE,1 和 PSM+模式pm.WORK_MODE,3)也可以稳定输出的电源，请根据需要选择外置的DCDC或者LDO。

VDD_EXT在休眠状态下不可以稳定输出；Vref压根就不是“电源”，请特别注意！

五、Vref的使用方法

使用Vref功能的顺序是，先将PIN99配置为GPIO23，再将GPIO23设置为输出高。

需要提醒的是：GPIO23作为Vref使用时会增加系统功耗，通常会增加100uA+，一般不超过200uA，请根据自己应用的定义和需要谨慎设计。

5.1  将PIN99配置为GPIO23

通过LuatIO工具进行配置，新朋友可参考合宙资料中心LuatIO使用教程：

https://docs.openluat.com/air780epm/common/luatio/

5.2  设置GPIO23输出高电平

六、模组的出厂默认设置

合宙各型号模组对Vref（GPIO23）的处理有所不同，使用时需注意：

6.1  Air8000系列模组

带Wi-Fi功能的型号（比如Air8000A、Air8000W），GPIO23用于控制Wi-Fi功能使能。

如果需要将Wi-Fi芯片关闭以节省功耗：可以使用pm.power(pm.WIFI, 0)关闭。

pm.power(pm.WIFI, 0)本质上是控制GPIO23输出低。

6.2  Air780Exx系列模组

带GNSS定位的型号——比如Air780EGH、Air780EGG、Air780EGP，GPIO23模组内部皆有使用，默认输出高。

外部需要更改其状态时，需注意如下事项：

• Air780EGP和Air780EGG这两个型号，内置G-Sensor后，必然会暂用系统的资源，比如G-Sensor的供电控制，比如G-Sensor判断振动后的中断输入，比如I2C1的占用等；

• 对于Air780EGP和Air780EGG这两个型号，I2C1内部挂载了G-Sensor，如果还需要在模组外部挂载其它外设时，比如摄像头，此时务必要保持GPIO23为默认的输出高状态，不可将GPIO23改为输出低的状态，否则会影响该I2C1总线的正常初始化；

• 另外，Air780EGH内部用于GNSS芯片的后备供电，以便星历保持，在需要时热启动；Air780EGP和Air780EGG除给GNSS芯片后备供电外，还给G-Sensor供电；将GPIO23设置为输入可以进一步降低功耗，代价是关闭了G-Sensor震动唤醒和GNSS备电不再支持热启动两个功能，大家根据自己的实际场景进行选择和设置。

以下是Air780EGP/Air780EGG两款模组中内部占用的信号管脚，以及对应的详细说明：

6.3  其他型号

其它型号GPIO23没做处理，也没有根据是否启用SIM2做GPIO23强制输出高的设置，需要自己手动设置。

今天的内容就分享到这里了，欢迎加技术交流群共同探讨。

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更多开发资料，详见合宙资料中心：

docs.openluat.com