嵌入式Linux实现关机断电

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文章在描述时基于以下环境：

       硬件平台：Micro 2440;

       软件：Linux 2.6.32;

       撰写本文的目的在于知识分享，但因本人能力有限，难免有描述不当或错误的地方，欢迎大家批评指正。       

       在运行Linux系统的PC上，我们可以使用poweroff/halt等命令进行关机，但是在嵌入式Linux系统上想要通过运行这些命令，实现关机操作，就需要软硬件相互配合才能达成。

       首先，硬件在设计时需要有电源管理模块，能接收来自主芯片的信号并切断整个系统的电源，在具体的实现中，可以使用GPIO来给电源管理模块送出信号。为什么要用GPIO呢？有没有其它的方法？答案是：有！但是，使用GPIO最简单。如下图所示：

       在需要关机时，在合适的时间点由主芯片通过GPIO送出信号给电源管理模块，电源管理模块在接收到关机信号后，将整个系统的电源切断即可，在具体的实现中，“电源管理模块”可以是纯粹的硬件电路，也可以是一个微控制器，如8051单片机等。

       那么怎么来确定这个合适的“时间点”呢？这个就是软件的任务了，在软件方面，需要修改poweroff & halt这两个系统调用的具体实现，说白了也很简单，在poweroff/halt系统调用执行完的时刻就是我们需要的“时间点”，所以我们要做的就是在系统调用的最后添加控制GPIO的代码。

       下面贴出代码简略的说明一下，poweroff/halt这两个系统调用最终会落在kernel2.6.x/kernel/sys.c文件的函数SYSCALL_DEFINE4(...)中，如下：

  360 SYSCALL_DEFINE4(reboot, int, magic1, int, magic2, unsigned int, cmd,
  361 void __user *, arg)
  362 {
  363     char buffer[256];
  364     int ret = 0;
  365
  366     /* We only trust the superuser with rebooting the system. */
  367     if (!capable(CAP_SYS_BOOT))
  368         return -EPERM;
  369
  370     /* For safety, we require "magic" arguments. */
  371     if (magic1 != LINUX_REBOOT_MAGIC1 ||
  372             (magic2 != LINUX_REBOOT_MAGIC2 &&
  373                 magic2 != LINUX_REBOOT_MAGIC2A &&
  374                 magic2 != LINUX_REBOOT_MAGIC2B &&
  375                 magic2 != LINUX_REBOOT_MAGIC2C))
  376         return -EINVAL;
  377
  378     /* Instead of trying to make the power_off code look like
  379     * halt when pm_power_off is not set do it the easy way.
  380     */
  381     if ((cmd == LINUX_REBOOT_CMD_POWER_OFF) && !pm_power_off)
  382         cmd = LINUX_REBOOT_CMD_HALT;
  383
  384     lock_kernel();
  385     switch (cmd) {
  386     case LINUX_REBOOT_CMD_RESTART:
  387         kernel_restart(NULL);
  388         break;
  389
  390     case LINUX_REBOOT_CMD_CAD_ON:
  391         C_A_D = 1;
  392         break;
  393
  394     case LINUX_REBOOT_CMD_CAD_OFF:
  395         C_A_D = 0;
  396         break;
  397
  398     case LINUX_REBOOT_CMD_HALT:
  399         kernel_halt();
  400         unlock_kernel();
  401         do_exit(0);
  402         panic("cannot halt");
  403
  404     case LINUX_REBOOT_CMD_POWER_OFF:
  405         kernel_power_off();
  406         unlock_kernel();
  407         do_exit(0);
  408         break;
  409
  410     case LINUX_REBOOT_CMD_RESTART2:
  411         if (strncpy_from_user(&buffer[0], arg, sizeof(buffer) - 1) < 0) {
  412                 unlock_kernel();
  413         return -EFAULT;
  414     }
  415     buffer[sizeof(buffer) - 1] = '\0';
  416
  417     kernel_restart(buffer);
  418     break;
  419
  420 #ifdef CONFIG_KEXEC
  421     case LINUX_REBOOT_CMD_KEXEC:
  422         ret = kernel_kexec();
  423         break;
  424 #endif
  425
  426 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
  427     case LINUX_REBOOT_CMD_SW_SUSPEND:
  428         ret = hibernate();
  429         break;
  430 #endif
  431
  432     default:
  433     ret = -EINVAL;
  434     break;
  435     }
  436     unlock_kernel();
  437     return ret;
  438 }

       在这个函数中有一个switch(cmd)语句，poweroff/halt系统调用最终会执行到 LINUX_REBOOT_CMD_HALT这个分支，如398-402行所示，在这个case分支中，明眼人很快就会发现kernel_halt()这个函数是核心。

       kernel_halt()的实现在同一个文件中：

  321 /**
  322 * kernel_halt - halt the system
  323 *
  324 * Shutdown everything and perform a clean system halt.
  325 */
  326 void kernel_halt(void)
  327 {
  328     kernel_shutdown_prepare(SYSTEM_HALT);
  329     sysdev_shutdown();
  330     printk(KERN_EMERG "System halted.\n");
  331     machine_halt();
  332 }

       328行，为内核关闭做准备并关闭设备。

       329行，关闭系统设备。

       330行，系统已经挂起，此时打印“System halted.”通知用户。

       331行，machine_halt()，machine级别的挂其，让我们看看其实现，在arch/arm/kernel/process.c中：

 193 void machine_halt(void)
 194 {
 195 }

       看到了吧，这个函数并没有真正的实现，而我们前面说到的“时间点”，就是代码执行到这里的时刻，所以，我们只要在这个函数中控制GPIO即可配合硬件实现关机操作。

#include
void kernel_halt(void)
{
kernel_shutdown_prepare(SYSTEM_HALT);
sysdev_shutdown();
printk(KERN_EMERG "System halted.\n");


gpio_direction_output(57, 0);


machine_halt();
}