给树莓派添加一个开、关机按键（原创）

• 声明
• 关键词
• 问题起因
• 解决方案
• • 一、实现方式
  • 二、实现原理
  • 三、改进方案

声明

本文由晓宇(xiaoyu_ebox)原创，转载及引用内容请注明出处，并标明本站网址。文中程序仅供学习使用，本人不承担任何由使用文中代码产生的法律责任。

关键词

树莓派 开关键 修改开关键 GPIO17开关键

问题起因

一直以来，树莓派关机1)要么直接拔掉电源，2)要么登陆后执行shutdown命令关机。
这两种方式：

1. 第一种简单粗暴，但是直接关机对树莓派的SD伤害非常大，搞几次之后就会损坏SD卡。
2. 第二种方式比较安全，但是很麻烦，如果树莓派没有接到显示器上时，需要SSH登陆树莓派，再执行关机命令。

今天我们给树莓派添加一个硬件的开关机按键，使树莓派开机、关机变得非常简单。

解决方案

一、实现方式

给树莓派添加开关机按键有两种方式。

1. 第一种是在树莓派的GPIO口上接一个按键，然后在树莓派上写一个程序，这个程序不断的检测按键有没有按下，如果按键按下，则执行“sudo shutdown -h now”。 这种方式容易理解，但相比等会要讲的第二种方式来说，稍显麻烦。
2. 第二种方式更为简单优雅，只需要添加一行代码即可实现。在/boot/config.txt 文件末尾添加这样一行代码：

dtoverlay=gpio-shutdown

保存，然后重启树莓派，在树莓派的GPIO3（BCM3）和GND引脚之间接一个按键。这时按下按键树莓派就关机了，再按一下按键，树莓派开机。是不是非常的方便，树莓派引脚图如下。

二、实现原理

在树莓派的/boot/overlays/文件下，包含了大量的设备树，使得树莓派的内核支持大量的硬件配置，前提是你要开启才行。 开启的方式也比较简单，只需要在/boot/config.txt文件中添加或者删除相应的命令即可。树莓派的/boot/config.txt文件相当于电脑的BIOS。 这里只看/boot/overlays/README中和本文开关键相关的内容，完整的内容可以在以下两个页面中查看。

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.

即添加代码后，树莓派的GPIO3会不断的检测电平状态，如果检测到GPIO3变为低电平（GPIO3连接到GND时），树莓派就会关机，关机后再次将GPIO3变为低电平，则树莓派会开机。 这样在树莓派的GPIO3和GPND之间连接一个按键，就能够实现树莓派的开关机功能。 还可以按照以下格式进行自定义配置：

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

其中的 parm 和 val 的值可以选择的配置有：

gpio_pin                打开触发功能的GPIO引脚（默认3）

active_low              当它为1（低电平有效）时，下降边缘生成按下事 
                        件，并且上升沿会产生按键上升事件。
                        当它是0（高电平有效）时，
                        这时和1的状态相反。默认值为1（低电平有效）。

gpio_pull               所需的上拉/下拉状态（关闭，下拉，上拉）
                        默认为“上拉”。

                        请注意，默认引脚（GPIO3）具有一个
                        外部上拉。

大功告成！

如果你使用的和默认配置的一样是GPIO3引脚，那么确实大功告成了，我们可以看到GPIO3引脚也可以复用于I2C的SCL功能，如果你不需要使用到硬件I2C，那么你可以就此收工了。但如果你需要使用硬件I2C，需要使用其他引脚代替开关键，例如使用GPIO17引脚，相信你会修改为如下：

# 使用GPIO17（即序号为11的）做关机键
dtoverlay=gpio-shutdown,gpio_pin=17,active_low=1,gpio_pull=up

但是通过测试你会发现，只能通过GPIO17实现关机，却无法通过GPIO17开机，但是你还是可以通过GPIO3开机…啊，为什么会这样子…。

那么有没有两全其美的方法呢：我的GPIO3需要用作硬件I2C，就想通过GPIO17来开、关机呢？
答案必须要有：

1. 使用两个按键，没毛病，但总是不够完美
2. 添加部分电路，但需要有点动手能力，像我这追求完美的人，必须不能容忍使用两个按键 或者 GPIO17只能关机不能开机的问题，下面就来慢慢讲解。

三、改进方案

此方案还是基于GPIO17用于关机键，使用GPIO3作为开机键，但只需要一个开关按键。
大概原理图：

由于我说开发软件的，所以使用没有使用原理图工具来画，而是使用电路仿真工具画的，顺便仿真测试了下，实际参考时，图中的3.32V的电池和电压表是不需要的：

1. 当按键按下时，标记2（即GPIO17）变为低电平，实现关机功能；
2. 当再次按下按键，标记2（即GPIO17）变为低电平，左边三极管导通致使右边三极管导通，使标记1（即GPIO3）变为低电平，实现开机功能。
3. 正常时候，按键未按下时，不影响GPIO3的使用，还可正常作为I2C功能或者其它功能使用。

配合以下配置，实测OK，开关机功能正常，且硬件I2C功能正常使用。

# 使用GPIO17（即序号为11的）做关机键
dtoverlay=gpio-shutdown,gpio_pin=17,active_low=1,gpio_pull=up