【Nordic隨筆】nRF54L15的引腳說明
nRF54L15的引腳說明
不同于Nordic的nRF51、nRF52和53系列，nRF54系列，為了功耗做到更加的極致，再nRF54系列上只有一域的概念，通過不同的域管理電源，這樣讓整個CPU處于一個極致高效低能的狀態，達到更低的功耗。
不過這樣子做也帶來了一個小的麻煩，就是不同的域如果跨域使用的話功耗會更高，而且有些引腳是專用引腳，不同于以往的nRF系列IO口自由映射的,所以需要用戶仔細對比芯片規格書的引腳分配章節
所以本篇博客主要是說明nRF54L15&nRF54L10&nRF54L05的引腳分配說明，給大家在前期設計上面避免一些誤區
電源域的劃分
先看一下系統框圖
可以看到整個nRF54L15是劃分了多個區域，接下來講一下各個域的區別
MCU域：這個域主要包含128M 的Arm Cortex-M33和128M的RISC-V的協處理器,以及調試接口，所以他是一個高速域，還包括高速外設（UARTE和HS-SPIM），MCU 域在 128 MHz 時鐘上運行。此域中具有數字 ID 的外圍設備將以數字 0 開頭（例如，UARTE00）。此域有一個專用的 GPIO 端口，即Port2(P2)
LP域：這個是一個低功耗域，他的主頻是16M，主要用作CPU喚醒,這個域可以在MCU睡眠的時候運行，同時這個域只支持數字為30的外設，例如（UART30,SPIS30），注意這個域只用作P0端口
RADIO域：這個域主要是處理Radio的協議棧以及一些其他的短距離協議，例如Thread，2.4G私有協議等。它以32M速率運行，主要是處理RADIO，所以它沒有其他外圍設備處理，也沒有相對應的GPIO端口
PERI域：外設域，這個域主要是處理芯片上面的大部分外設，速率是16MHz，它對應的外設編號是20，例如（UART20,SPI20,TWI20）等，對應的GPIO端口是P1。
上面就是nRF54域的構成和說明，詳細可以看nRF54的規格書
端口功能說明
GPIO port0(P0):
- QFN48有5個IO
- P0的GPIO通信速率最大8M
- 只支持Standard 和 High Drive
- 支持CPU在SYSTEAM_OFF&SYSTEM_ON模式下喚醒
- 支持GPIO喚醒和GPIO口中斷(GPIOTE30)
- 有GRTC的專用引腳，支持PWM_OUT和Colck
GPIO port1(P1):
- QFN48一共有15個引腳：P1.00-P1.14
- 是外設域的專用GPIO口
- 支持8M速率通信
- 只支持Standard 和 High Drive
- 支持CPU在SYSTEAM_OFF&SYSTEM_ON模式下喚醒
- 支持GPIO喚醒和GPIO口中斷(GPIOTE20)
- PWM只能在P1上面使用
- 支持TAMPC（我暫時還不知道是啥）
- 支持模擬輸入引腳 （AIN0-AIN7），由 LP 域中的 ADC （SAADC） 和 COMP/LPCOMP 共享
- 有專用的NFC引腳和RESET引腳，可以設置為通用GPIO（具體怎么設置看我之前的博客）
- 特殊的：如果使用AOA測向和CS信道檢測需要用到搭配RADIO的多天線控制引腳，也是在PI端口上面
-
GPIO port2(P2):
- QFN48一共有11個引腳：P2.00-P0.10
- 此端口上的引腳是芯片上最快的，最大速率支持64M
- 注意用于高速的外設，所以功耗會更高
- 支持standard, high drive, and extra high drive
- P2引腳不能作為喚醒引腳，同時也不能作為GPIO中斷，例如GPIO輸入檢測
- 支持專用外設（UARTE00&SPIM00）
- 有專用的FLPR引腳，可以用來模擬QSPI外設，GPIO口要對應
- P2的部分固定引腳也可以用來做其他外設，但是功耗比較高
下面貼一張圖片總結：
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引腳分配規則
正常來說，外設編號和CPU域是一一對應的，但是也有例外
1、低功耗（LP）域中的比較器（COMP）/ 低功耗比較器（LPCOMP）必須使用 P1 端口的模擬引腳
2、當外設（PERI）中的通用實時時鐘（GRTC）使用時鐘和 PWM 輸出功能時，需使用 P0 端口的專用引腳
3、P2 端口的部分選定引腳也可被外設（PERI）中的某些串行接口（如 SPIM、SPIS、UARTE）使用，盡管這種配置功耗較高
4、專用時鐘引腳：某些帶有時鐘信號的外設（如 SPI、TWI 和 TRACE）需要使用特定的專用時鐘引腳。這些引腳針對時序進行了優化，并在引腳分配表中用紅色交叉符號標記。所有帶時鐘信號的外設必須使用這些專用引腳，具體看規格書
- 通用 GPIO 用法：所有端口引腳均可作為 GPIO 引腳使用。但 P2 端口的引腳不支持 Sense/DETECT（感知 / 檢測）或 GPIOTE（通用輸入 / 輸出定時器擴展）功能
- 專用引腳分配：
1、FLPR引腳只有P2才有，而且是指定IO口
2、SPIM00（主模式 SPI 接口 00）/UARTE00（增強型 UART 接口 00）：必須使用 P2 端口的專用引腳
3、GRTC：若使用時鐘和 PWM 輸出功能，需使用 P0 的專用引腳（P0.03&P0.04)；若使用 16MHz 時鐘（CLK16M），則需使用 P1 的專用引腳
4、TAMPC：必須使用 P1 端口的專用引腳
5、NFC：必須使用 P1 端口的專用引腳
6、RADIO：在使用測向（Direction Finding）或信道探測多天線功能時，需使用 P1 端口的專用引腳
7、QSPI引腳：模擬QSPI引腳是固定的不能修改
-固定功能引腳：所有封裝上均有若干固定功能引腳（非 GPIO 引腳）。這些引腳具有不可更改的固定功能，包括：電源和地引腳、晶體振蕩器引腳、去耦和穩壓器引腳、RF 天線引腳（ANT 引腳）、復位引腳和串行線調試引腳
小技巧
你需要使用什么外設，但是不知道這個域屬于那個部分，或者再代碼使用外設的時候不知道這個外設的編號是什么，可以去對應規格書的外設章節，然后看里面的配置,例如PWM是在P1，而且外設編號分別是PWM20、PWM21、PWM22：
同理SPI也一樣：
資源分享
Nordic的原廠工程師寫了一個網頁nRF54L15引腳分配工具工具"Pin Planner"，Pin Planner 工具通過整合數據手冊規則與自動化校驗，將 “避免沖突” 和 “功耗優化” 轉化為可執行的流程。可以結合芯片架構特性（如電源域、專用引腳分配）與工具能力，在前期進行硬件規劃，以規避后期調試中因引腳分配錯誤導致的系統性問題
https://hlord2000.github.io/
總結
nRF54L 的引腳規劃本質是硬件資源與功耗管理的協同設計，在設計之初：優先列出系統所需外設（如 SPI、GRTC），對照數據手冊確認其專用引腳等，注意參考最新版本的數據手冊
芯片規格書鏈接：
https://docs.nordicsemi.com/bundle/ps_nrf54L15/page/keyfeatures_html5.html
如果有項目在做，有需要也可以聯系我將板子的原理圖和PCB Layout 發給我review,或者在論壇提Ticket
浙公網安備 33010602011771號