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關鍵詞

樹莓派 開關鍵 修改開關鍵 GPIO17開關鍵

問題起因

一直以來，樹莓派關機1)要么直接拔掉電源，2)要么登陸后執行shutdown命令關機，
這兩種方式：

1. 第一種簡單粗暴，但是直接關機對樹莓派的SD傷害非常大，搞幾次之后就會損壞SD卡，
2. 第二種方式比較安全，但是很麻煩，如果樹莓派沒有接到顯示幕上時，需要SSH登陸樹莓派，再執行關機命令，

今天我們給樹莓派添加一個硬體的開關機按鍵，使樹莓派開機、關機變得非常簡單，

解決方案

一、實作方式

給樹莓派添加開關機按鍵有兩種方式，

1. 第一種是在樹莓派的GPIO口上接一個按鍵，然后在樹莓派上寫一個程式，這個程式不斷的檢測按鍵有沒有按下，如果按鍵按下，則執行“sudo shutdown -h now”， 這種方式容易理解，但相比等會要講的第二種方式來說，稍顯麻煩，
2. 第二種方式更為簡單優雅，只需要添加一行代碼即可實作，在/boot/config.txt 檔案末尾添加這樣一行代碼：

dtoverlay=gpio-shutdown

保存，然后重啟樹莓派，在樹莓派的GPIO3（BCM3）和GND引腳之間接一個按鍵，這時按下按鍵樹莓派就關機了，再按一下按鍵，樹莓派開機，是不是非常的方便，樹莓派引腳圖如下，

二、實作原理

在樹莓派的/boot/overlays/檔案下，包含了大量的設備樹，使得樹莓派的內核支持大量的硬體配置，前提是你要開啟才行， 開啟的方式也比較簡單，只需要在/boot/config.txt檔案中添加或者洗掉相應的命令即可，樹莓派的/boot/config.txt檔案相當于電腦的BIOS， 這里只看/boot/overlays/README中和本文開關鍵相關的內容，完整的內容可以在以下兩個頁面中查看，

Name:   gpio-shutdown
Info:   Initiates a shutdown when GPIO pin changes. The given GPIO pin
        is configured as an input key that generates KEY_POWER events.
        This event is handled by systemd-logind by initiating a
        shutdown. Systemd versions older than 225 need an udev rule
        enable listening to the input device:

                ACTION!="REMOVE", SUBSYSTEM=="input", KERNEL=="event*", \
                        SUBSYSTEMS=="platform", DRIVERS=="gpio-keys", \
                        ATTRS{keys}=="116", TAG+="power-switch"

        This overlay only handles shutdown. After shutdown, the system
        can be powered up again by driving GPIO3 low. The default
        configuration uses GPIO3 with a pullup, so if you connect a
        button between GPIO3 and GND (pin 5 and 6 on the 40-pin header),
        you get a shutdown and power-up button.
Load:   dtoverlay=gpio-shutdown,<param>=<val>
Params: gpio_pin                GPIO pin to trigger on (default 3)

        active_low              When this is 1 (active low), a falling
                                edge generates a key down event and a
                                rising edge generates a key up event.
                                When this is 0 (active high), this is
                                reversed. The default is 1 (active low).

        gpio_pull               Desired pull-up/down state (off, down, up)
                                Default is "up".

                                Note that the default pin (GPIO3) has an
                                external pullup.

即添加代碼后，樹莓派的GPIO3會不斷的檢測電平狀態，如果檢測到GPIO3變為低電平（GPIO3連接到GND時），樹莓派就會關機，關機后再次將GPIO3變為低電平，則樹莓派會開機， 這樣在樹莓派的GPIO3和GPND之間連接一個按鍵，就能夠實作樹莓派的開關機功能， 還可以按照以下格式進行自定義配置：

dtoverlay=gpio-shutdown,<param>=<val>

其中的 parm 和 val 的值可以選擇的配置有：

gpio_pin                打開觸發功能的GPIO引腳（默認3）

active_low              當它為1（低電平有效）時，下降邊緣生成按下事 
                        件，并且上升沿會產生按鍵上升事件，
                        當它是0（高電平有效）時，
                        這時和1的狀態相反，默認值為1（低電平有效），

gpio_pull               所需的上拉/下拉狀態（關閉，下拉，上拉）
                        默認為“上拉”，

                        請注意，默認引腳（GPIO3）具有一個
                        外部上拉，

大功告成！

如果你使用的和默認配置的一樣是GPIO3引腳，那么確實大功告成了，我們可以看到GPIO3引腳也可以復用于I2C的SCL功能，如果你不需要使用到硬體I2C，那么你可以就此收工了，但如果你需要使用硬體I2C，需要使用其他引腳代替開關鍵，例如使用GPIO17引腳，相信你會修改為如下：

# 使用GPIO17（即序號為11的）做關機鍵
dtoverlay=gpio-shutdown,gpio_pin=17,active_low=1,gpio_pull=up

但是通過測驗你會發現，只能通過GPIO17實作關機，卻無法通過GPIO17開機，但是你還是可以通過GPIO3開機…啊，為什么會這樣子…，

那么有沒有兩全其美的方法呢：我的GPIO3需要用作硬體I2C，就想通過GPIO17來開、關機呢？
答案必須要有：

1. 使用兩個按鍵，沒毛病，但總是不夠完美
2. 添加部分電路，但需要有點動手能力，像我這追求完美的人，必須不能容忍使用兩個按鍵 或者 GPIO17只能關機不能開機的問題，下面就來慢慢講解，

三、改進方案

此方案還是基于GPIO17用于關機鍵，使用GPIO3作為開機鍵，但只需要一個開關按鍵，
大概原理圖：

由于我說開發軟體的，所以使用沒有使用原理圖工具來畫，而是使用電路仿真工具畫的，順便仿真測驗了下，實際參考時，圖中的3.32V的電池和電壓表是不需要的：

1. 當按鍵按下時，標記2（即GPIO17）變為低電平，實作關機功能；
2. 當再次按下按鍵，標記2（即GPIO17）變為低電平，左邊三極管導通致使右邊三極管導通，使標記1（即GPIO3）變為低電平，實作開機功能，
3. 正常時候，按鍵未按下時，不影響GPIO3的使用，還可正常作為I2C功能或者其它功能使用，

配合以下配置，實測OK，開關機功能正常，且硬體I2C功能正常使用，

# 使用GPIO17（即序號為11的）做關機鍵
dtoverlay=gpio-shutdown,gpio_pin=17,active_low=1,gpio_pull=up