軟開關(guān)設計：典型電路及軟件代碼

簡介：何為軟開關(guān)?軟開關(guān)是相對于硬開關(guān)而言。硬開關(guān)顧名思義，電源的開斷完全取決于硬件，是物理層上的開合;而軟開關(guān)，則是必須借助于軟件，準確地說是借助軟件來進行關(guān)閉。

兩者各有優(yōu)劣。前者因為是物理層的操作，可以講電源和系統(tǒng)部分完全阻隔，所以關(guān)閉時漏電流非常小，但缺陷是關(guān)閉時無法給予軟件任何通知信息;而后者的關(guān)閉只是電平的操作，關(guān)閉后無法將電源部分與系統(tǒng)部分隔離，因此相對而言，漏電流會比較大，但優(yōu)點在于，關(guān)閉是由軟件進行控制，所以能在關(guān)閉前做好相應的準備工作。正是因為此特性，故電子設備來說采用硬開關(guān)的設計非常少，更多的是軟開關(guān)。舉個簡單的例子，我們常用的家用電腦就是軟開關(guān)設計。試想加入電腦采用的是硬開關(guān)的設計，會是什么結(jié)果?結(jié)果估計就如同我們在正常使用電腦時，突然將插頭給拔掉一樣。這樣，對于電腦的設備，特別是硬盤而言，所造成的損害是不可估量的。

軟開關(guān)設計 硬件篇

對于軟開關(guān)而言，在我們按下那一瞬間，因為還沒有給CPU上電，不存在任何程序執(zhí)行的可能，所以注定“打開”這一個操作只能用硬件完成。當系統(tǒng)跑起來以后，此時軟件已經(jīng)開始運作，我們就能通過對GPIO進行操作來關(guān)閉設備。綜上所述，如果要實現(xiàn)軟開關(guān)，我們必須具備兩個GPIO口。一個為DETECT_KEY，作為輸入，用來檢測按鍵是否按下;另一個為GPIO_SHDW，作為輸出，用來控制電源的閉合。

現(xiàn)在，我們來看一個典型的軟開關(guān)電路(圖一，以下講解都以電路圖的標號為指代)：

該電路很簡單，對外的節(jié)點有四處，分別如下：

PWR_ON：用來控制系統(tǒng)的電源。當其為high時，系統(tǒng)正常供電。

VDD33D：直接接3.3V電壓

GPIO_SHDW：當其為low時關(guān)閉系統(tǒng)電源

DETECT_KEY：檢測按鍵S1的狀態(tài)。

我們現(xiàn)在根據(jù)開機到關(guān)機的過程來一步一步來分析該電路：

1.未開機，S1未按下。

此時GPIO_SHDN為low，直接控制了Q1和Q2的控制腳(PIN1)，令VDD33D的電壓無法輸出到POW_ON端。而D1因為S1未按下，該二極管也處于阻隔狀態(tài)，S1端的VDD33D也無法輸送到POW_ON端。故整個系統(tǒng)還處于關(guān)閉狀態(tài)。

2.S1按下，開機。

S1按下，二極管D1導通，S1端的VDD33D電壓輸送到PWR_ON端，系統(tǒng)開始啟動。系統(tǒng)啟動時，將GPIO_SHDN置high。此時PWR_ON已經(jīng)輸入了R2,R3端的VDD33D電壓，D1兩邊電壓基本上處于平衡狀態(tài)，D1相當于斷開，S1端的電壓無法加載到PWR_ON。

3.S1放開，系統(tǒng)正常運行。

S1放開，D1不可能再導通，而此時電壓已經(jīng)主要是從R2，R3端的VDD3D輸入，令PWR_ON一直保持high狀態(tài)，故系統(tǒng)一直處于正常運行狀態(tài)。

4.S1按下，系統(tǒng)正常運行。

因為S1按下，導致Q3導通，拉低R6端下方的電壓，此時DETECT_KEY這個GPIO口檢測到電平為low，軟件開始進入計時狀態(tài)。

5.S1放開。

因為S1已經(jīng)放開，Q3不再導通，R6下端電壓恢復，DETECT_KEY檢測到電平為high。此時軟件和閾值做比較，如果超過預定的閾值，則關(guān)閉系統(tǒng);否則，將本次操作忽略。在這里之所以和閾值進行比較，是出自于防抖的需要。因為在實際使用中，可能R6端會有微小的極為短暫的電壓降，如果軟件不設置閾值，檢測到該電壓降就會關(guān)閉，這對于產(chǎn)品而言是不允許的。

軟開關(guān)設計 軟件篇

相對于硬件來說，軟開關(guān)的軟件代碼更為簡單，只需要檢測DETECT_KEY即可。該功能的實現(xiàn)主要是通過GPIO，而wince并沒有對GPIO做上層定義，并且每款CPU的GPIO的操作方式又各自不同，所以本文無法給出一個完整可用的代碼，只能用偽代碼作為示例講解。雖然是偽代碼，但對于了解其流程還是有一定的意義。

void Power_On()

{

...

//設置GPIO_SHDN為high

SetGPIO_HIGH(GPIO_SHDN);

...

}

DWORD PWR_IntrThread(PVOID pParam)

{

....

//使能中斷

EnableInterrupt();

//初始化中斷

InterruptInitialize(btnSysIntr, hNotifyEvent, 0, 0)

while(TRUE)

{

//等待中斷事件

dwRet = WaitForSingleObject(hNotifyEvent, INFINITE);

if(dwRet == WAIT_OBJECT_0)

{

//中斷處理完畢，讓中斷再次進入處理

InterruptDone(btnSysIntr);

//再次等待中斷處理事件

dwRet = WaitForSingleObject(hNotifyEvent, 1000);

if(dwRet == WAIT_TIMEOUT)

{

//當其位WAIT_TIMEOUT時，意味著為長按，進入poweroff函數(shù)

EnterPowerOff();

}

}

}

....

}

void EnterPowerOff()

{

...

while(TRUE)

{

if(IsGPIOHigh(GPIO_DETECT_KEY) != FALSE)

{

//S1已經(jīng)松開，跳出循環(huán)

break;

}

}

//關(guān)閉系統(tǒng)電源

SetGPIO_LOW(GPIO_SHDN);

...

}

這里唯一需要注意的是EnterPowerOff函數(shù)，在這里必須要檢測S1是否已經(jīng)松開。如果還沒有松開S1就將GPIO_SHDN置為LOW，因為S1端還有VDD33D電壓輸入到PWR_ON端，所以系統(tǒng)還是無法關(guān)閉。