轮询硬件按钮的状态

Question

我需要为在200mhz MIPS cpu上运行embedde linux的设备实现以下功能： 1）如果按下一个重置按钮并保持不到一秒钟 - 继续重启 2）如果按下一个复位按钮并保持至少3秒钟。 - 使用NVRAM中的默认值恢复系统配置，然后重新启动。

我正在考虑两种方式： 1）一个守护进程，它通过GPIO ioctls以适当的时序不断轮询按钮的状态 （可能开销太大，上下文切换很多？） 2）简单的char驱动程序轮询按钮，测量时间并报告状态，例如，通过/ proc到用户空间，守护进程或shell脚本可以检查并执行所需的操作。

对于这两种情况我都不知道如何衡量时间:( 你会建议/推荐什么？

Answer 1

您必须在硬件中实现这些功能。 “从NVRAM恢复默认值”的目的是恢复所谓的“砖砌”设备。

例如，如果NVRAM设置被修改（宇宙射线？）以致设备无法启动怎么办？在这种情况下，您建议的按钮轮询守护程序将永远不会执行。

对于持续重启的一秒钟，使用RC（电阻+电容）电路“按下”按钮按下。选择适合1秒延迟的RC时间常数。使用比较器观察RC电压，以发信号通知MIPS cpu上的RESET引脚。

对于三秒钟的按键功能（恢复NVRAM默认值），您可能需要做一些更复杂的事情。

一种可能性是将一个微型PIC单片机放入复位电路，但只使用带有熔丝（不可擦除）ROM的微控制器，而不是NVRAM。

更容易的可能性是在与NVRAM相同的电路和总线上安装包含默认值的ROM。 J / K触发器锁存器可以成为复位电路的一部分。您还需要一个3秒钟的RC电路和比较器。在亚三秒钟的按下时，触发器应该锁定一个0输出，并且在三秒钟的时间内按下，第二个RC电路应该在3秒后触发比较器并向1提供J / K锁存器，用于切换输出。

触发器输出Q将存储单个位，告诉您的电路该复位周期是否在三秒推送之后。如果是这样，那么输出Q正在驱动芯片选择到NVRAM，而Q*正在驱动芯片选择到ROM。 （我假设芯片选择在NVRAM和ROM芯片上都是负逻辑。）

然后，当CPU启动时，它将从NVRAM或ROM中获取设置，具体取决于芯片选择线。

您的启动代码可以检测到它是通过ROM芯片选择启动的，并且稍后可以使用GPIO线复位J / K触发器。然后CPU将能够将好的值写回NVRAM。希望这可以解决这个问题。

您想使用不可擦除或可重复使用的ROM。这种ROM最能抵抗静电，电源故障和辐射。辐射比我们通常意识到的要多得多，例如，宇宙射线通量的数量乘以飞机上的装置。

Answer 2

我不熟悉您可能正在使用的MIPS处理器和引脚的GPIO /中断功能，但可能的方法如下。

1. 将输入引脚配置为中断输入。
2. 当中断触发时，禁用中断并启动短暂的100ms-ish定时器
3. 当计时器触发时检查按钮是否仍被按下（用于去抖动）。如果不是，则重新启用GPIO中断并重新启动，否则将定时器设置为在3秒超时后重新触发。
4. 当计时器触发此时间时，如果未按下按钮，则执行重启，否则重置系统配置并重新启动。

如果引脚无法提供中断，则步骤1将是查看输入的轮询任务。

按下重置按钮和完全重置过程之间的时间将始终是去抖动按钮的3秒钟。在复位情况下，这可能并不重要，特别是如果作为步骤3的一部分，您可以向用户表明复位序列已经开始 - 例如，将显示屏空白。

Answer 3

如果要在软件中执行此操作，则需要将其放在内核（中断）代码中，而不是在shell脚本或守护程序中。更好的方法是将其置于硬件中。

根据我的经验，重置设备的可能原因将是用户代码锁定或阻塞处理器。如果问题是由于RF能量或某种性质导致的内存损坏，您可能需要硬件或外部（硬化）处理器来重新刷新设备并解决问题。

在恶意用户代码的情况下，处理器中断和内核代码应该继续运行，而用户代码可能会完全停止。如果你可以从一个中断轮询引脚，你实际上有更好的机会获得你期望的复位。此外，这使您可以进行事件驱动编程，而不是不断轮询引脚。

另一种方法（不是您列出的规范，但是实现相同目标的常用方法）是让启动例程检查GPIO行，并在您想要重新初始化设备时按住按钮。在我见过的大多数嵌入式Linux设备上，“复位”按钮连接到微控制器上的专用复位引脚，而不连接到GPIO引脚。你可能不得不采用这条路线，除非你想开始切割痕迹。