GPIO & RTC GPIO

GPIO と RTC GPIOの違いは？

ESP32のIOポートでGPIO と RTC GPIOで何が違うのか調べて見ました。

ESP32のマニュアルによるとGPIOの一部としてRTC GPIOが有る様です。またRTC GPIOはULPによって管理されるとも有りました。機能面で一番大きな違いは、RTC GPIOはDeepSleep中も値を保持出来る点だと思います。通常のGPIOはDeepSleepに入るとリセットされますが、RTC GPIOは値を保持出来るのです。

RTC GPIOのピンはどれ？

下記はRTC GPIOについてまとめた表。GPIOポート一覧と比べると、

  • RTC GPIOポートは全部で１８個。
  • RTC GPIOはGPIOでアナログ機能を持ったポート。

DeepSleep時に有効にするには？

Deep SleepとM5StickCの資料ですが参考になります。ESP32ではDeepSleep時の内部周辺機器の電源管理をesp_deep_sleep_pd_config();で行います。

esp_err_t esp_deep_sleep_pd_config(esp_deep_sleep_pd_domain_t domain, esp_deep_sleep_pd_option_t option)

  • 第一引数：　enum esp_deep_sleep_pd_domain_t型
    • ESP_PD_DOMAIN_RTC_PERIPH 　　　RTC IOsensors and ULP co-processor.
    • ESP_PD_DOMAIN_RTC_SLOW_MEM 　RTC slow memory.
    • ESP_PD_DOMAIN_RTC_FAST_MEM 　 RTC fast memory.
    • ESP_PD_DOMAIN_MAX 　　　　　　 Number of domains.
  • 第二引数：　 esp_deep_sleep_pd_option_t型
    • ESP_PD_OPTION_OFF 　　　Power down the power domain in deep sleep.
    • ESP_PD_OPTION_ON 　　　 Keep power domain enabled during deep sleep.
    • ESP_PD_OPTION_AUTO 　　Keep power domain enabled in deep sleep,if it is needed by one of　the wakeup options.Otherwise power it down.

DeepSleep時ポートの値を保持したいならPERIPHをONをDeepSleepに入る前に実行します。。

esp_deep_sleep_pd_config(ESP_PD_DOMAIN_RTC_PERIPH , 　ESP_PD_OPTION_ON);

各機器の初期状態は下記の様になっています。PERIPH は初期値としてAUTOが設定されいます。

EXT0とGPIOがONにそれ以外はOFFになっています。GPIOがONなら上記の関数でESP_PD_OPTION_ON 設定を行わなくでも値が保持される様に思いますが、ESP_PD_OPTION_ON 設定にしなければ値は保持されませんでした。

初期値ではULPがOFFになっています。RTC GPIOはULPが管理するのでULPをONする必要が有るのでしょうか。

RTC GPIOの管理はどの様にやるの

RTC GPIOの管理は以下の関数で行います。

  • esp_err_t 　rtc_gpio_init(gpio_num_t gpio_num)　　　ポートの初期化
    • 引数　：　gpio_num_t型の　GPIO number　　 (e.g. GPIO_NUM_12)
    • 戻り値：　ESP_OK （success）　ESP_ERR_INVALID_ARG 　（GPIO is not an RTC IO）
  • uint32_t 　rtc_gpio_get_level(gpio_num_t gpio_num)　ポートの読み込み
    • 引数　：　gpio_num_t型の　GPIO number　　 (e.g. GPIO_NUM_12)
    • 戻り値：　０、　１、　ESP_ERR_INVALID_ARG 　（GPIO is not an RTC IO）
  • esp_err_t 　rtc_gpio_set_level(gpio_num_t gpio_num, uint32_t level)
    • 第一引数：gpio_num_t型の　GPIO number　　 (e.g. GPIO_NUM_12)
    • 第二引数：Level　０／１
    • 戻り値：　ESP_OK （success）　ESP_ERR_INVALID_ARG 　（GPIO is not an RTC IO）

確認

動作を下記の回路とプログラムで確認しました。

test.ino 

#include "Arduino.h"
#include "driver/rtc_io.h"
#include "esp_deep_sleep.h"

#define uS_TO_S_FACTOR 1000000ULL  /* Conversion factor for micro seconds to seconds */

void setup() 
{
  Serial.begin(115200);
  delay(100);

  Serial.println("Set LED" );
  rtc_gpio_init(GPIO_NUM_2);
  rtc_gpio_set_direction(GPIO_NUM_2,RTC_GPIO_MODE_OUTPUT_ONLY);
  rtc_gpio_set_level(GPIO_NUM_2,1);
  delay(3000);
  
  esp_deep_sleep_pd_config(ESP_PD_DOMAIN_RTC_PERIPH, ESP_PD_OPTION_ON);
  esp_sleep_enable_timer_wakeup(5 * uS_TO_S_FACTOR);
  //Go to sleep now
  Serial.println("Go interval" );
  esp_deep_sleep_start();
}

void loop() 
{

}
  • プログラムは下記の様に動きます。
    1. 立ち上がり
    2. ポートの初期化
    3. ポートを出力設定
    4. １を出力
    5. ３秒待ち
    6. PERIPHをONに設定
    7. タイマーを５秒に設定
    8. DeepSleepへ
    9. ５秒のDeepSleep後、”１”へ
  • プログラムではDeepSleep中もLEDは点灯しています。
  • １８行をコメントアウトするとDeelSleep中GPIO2はリセットされ消灯します。

最後に

これでポートの制限は有りますが、DeepSleep時にポートの値を保持出来るようになりました。

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