1、前言

一個周期性控制系統的核心為CM3計算板，在電池供電情況下要求盡可能提高使用時長。由于系統空閑時長較多，因此在考慮低功耗的情況下將系統關機以進一步降低功耗。需要注意的是，系統關機后需要在指定時間喚醒，繼續執行相關任務，這涉及到如何喚醒系統。

系統關機很容易用代碼實現功能，一旦關機系統的服務都掛掉，如何保留開機任務？需要借助系統外圍設計。

可以進一步抽象該需求，如何定時開機。目前我的設計比較暴力，其一，開機方式通過重置CM3計算板的Reset （RUN）引腳加以實現；其二，定時方式通過外部RTC時鐘芯片進行設置，且RTC時鐘芯片可以設置鬧鐘，產生硬件中斷等電平觸發跳變。

2、硬件

根據前面的描述，硬件連接示意圖如下所示。詳細電路連接不在此處羅列，以下介紹設計的要求。

• CM3：提供一組I2C接口用于設置外部RTC
• RTC：電池供電的實時時鐘芯片，用I2C進行通信，具有鬧鐘功能，能產生鬧鐘中斷
• MCU：識別RTC鬧鐘中斷信號，輸出CM3系統復位信號。

具體地，選用的RTC為DS3231，該RTC的芯片資料可以在這里查看，邏輯框圖大概就是這么回事。

本例的MCU作用很單一，檢測RTC中斷，并復位CM3。所以可以用很簡單的單片機，比如51單片機都可以，我這里用的是SOP8封裝的STC15W104單片機，STC單片機，你懂得。單片機采用中斷還是電平檢測都可以，這是由于DS3231產生鬧鐘中斷后，INT管腳在沒有被清除鬧鐘之前一直保持低電平，這很重要。

當然，如果不想對MCU單片機編程，也可以用其他邊沿觸發電路來代替MCU，比如采用JK觸發器實現下降沿的捕獲，再配合其他的硬件電路產生一個CM3復位電平即可。CM3的復位管腳Run為電平復位，拉低然后保持一點時間，再松開即可完成復位重啟。如下圖。

其他需要說明的，在采用MCU方式輸出CM3復位信號的方案下，通常不要用MCU管腳直接連接CM3的復位系統，做一次信號隔離和驅動以保證兩個系統的耦合性，例如，可以采用以下三極管驅動的方式。SYS_RST為MCU輸出的信號，注意，此處需要MCU拉電流，因此配置MCU的相關管腳為強輸出，即推挽輸出以保證足夠的驅動能力。

3、軟件

3.1 DS3231驅動軟件

DS3231采用標準I2C接口，Linux環境下在Github找到了現成的驅動rtcctl[點擊鏈接]。使用起來非常方便，簡單介紹使用方法。

(1) 下載

github地址：?https://github.com/bablokb/pi-wake-on-rtc

(2)? 安裝

cd pi-wake-on-rtc //進入下載的文件夾內 sudo tools/install //執行安裝腳本

(3)? 使用

命令為rtcctl，詳細的命令參數如下所示：

Available commands (date and time are synonyms):help - dump list of available commandsinit - initialize RTCshow [date|time|alarm1|alarm2|sys]- display given type or alldump [control|status|alarm1|alarm1]- display registers (hex/binary format)set date|time|alarm1|alarm2|sys - set date/time, alarm1, alarm2 timesFormat: dd.mm.YYYY [HH:MM[:SS]] ormm/dd.YYYY [HH:MM[:SS]](does not turn alarm on!)on alarm1|alarm2 - turn alarm1/alarm2 onoff alarm1|alarm2 - turn alarm1/alarm2 offclear alarm1|alarm2 - clear alarm1/alarm2-flag

****注意1，該腳本使用的I2C默認掛接到I2C1，需要在系統中提前打開I2C接口，用i2cdetect 識別一下是否存在ID為68的設備。

****注意2，該腳本部分為window環境下編輯，如果執行命令報錯，且提示存在"\r\n"錯誤，需要將該格式全部換成linux下的文件，可以參考這篇博文。

rtcctl命令使用起來很簡單，如下：

/* rtcctl 初始化 */ rtcctl init /* rtcctl 查看系統時間 */ rtcctl show sys /* rtcctl 查看鬧鐘1信息 */ rtcctl show alarm1 /* rtcctl 啟用鬧鐘1 */ rtcctl on alarm1 /* rtcctl 清除鬧鐘1 */ rtcctl clear alarm1 /* rtcctl 設置鬧鐘1時間 2019/06/01 15:30:00 鬧鐘產生中斷*/ rtcctl set 06/01/2019 15:30:00

3.2 MCU軟件

MCU主要檢測RTC鬧鐘中斷，RTC鬧鐘產生中斷后如果不清除則一直保持低電平狀態。簡單寫的一個邊沿識別程序如下：

void main() {uint16_t Alarm1_tick = 0;uint8_t isSYSRstWorked = 0;uint8_t Alarm_reg0 = 0;uint8_t Alarm_reg1 = 0;/*! I/O configure */P3M1 = 0x00;P3M0 = 0x0C;SYS_RST_Out = 0;//init pin statewhile(1){delay_ms(1);//systick/*! handle RTC wake up alarm1 */if(isSYSRstWorked == 0){Alarm_reg1 = Alarm_reg0;Alarm_reg0 = RTC_Alarm1_In;/*! check RTC alarm1 fall-edge */if((!Alarm_reg0) && Alarm_reg1 == 1){isSYSRstWorked = 1;}}else{Alarm1_tick++;/* ___________|-----|_____________ */if(Alarm1_tick < 2000) SYS_RST_Out = 1;else{Alarm1_tick = 0;SYS_RST_Out = 0;isSYSRstWorked = 0;}}} }

可見，只要MCU識別到一個下降沿，就會產生一個CM3復位脈沖，脈沖寬度為2s，經過測試，可以實現CM3復位重啟，達到定時開機的要求了。

3.3 CM3執行邏輯

RTC和MCU的外設配置完成后，需要在CM3編寫執行邏輯。首先CM3開機后執行清除RTC鬧鐘（# rtcctl clear alarm1），或者直接對RTC進行初始化（# rtcctl init），其次執行正常監控管理任務，最后在關機之前設置下一次需要喚醒的RTC鬧鐘時間，推薦采用絕對時間方式，即計算重啟時間到1970年1月1日(epoch·time)過了多少秒，再將重啟時間的秒數轉換為rtcctl命令的時間戳 mm/dd/yyyy HH:MM:SS，即可。

4、最后

總的來說，這個方案容易想到，實現起來也不復雜，簡單的外設即可搞定。多謝github作者的rtcctl源碼，學習了。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的CM3计算板RTC闹钟唤醒系统的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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