通过振动向Linux ThinkPad传输信息

2007 年 1 月 15 日

通过修改内核以在受震动导致内核出现紧急情况时自动重置 Linux 膝上型计算机，让您的计算机处于受保护的状态。在内核空间和用户空间中实现震动检测算法，从而执行自动关闭并在特定动力条件得到满足时重新启动。

2003 年，IBM® 开始销售在商业操作系统中集成了加速度传感器及相关软件的 ThinkPad 膝上型计算机，以便在 ThinkPad 坠地时对硬盘进行保护。来自 IBM 和其他地方的富有魄力的计算机程序高手们已经为 Linux 内核开发了利用这些传感器的模块。膝上型计算机的屏幕显示方向、桌面切换、甚至是游戏控制和实时 3D 模型等特性均已实现。

2006 年中期，适用于 Linux 膝上型计算机的基于敲击的命令开始可用于用户空间 Perl 脚本（与内核空间中的基于 C 的代码相对），允许用户运行基于特定敲击序列的随机命令。本文描述了修改 Linux 内核以添加经常需要的功能的过程：对物理输入做出反馈。当 Linux 内核出现紧急情况时，用户可以震动计算机（或对膝上型计算机执行开发人员可配置的任意次数的物理移动），计算机将重置。

本文还介绍了在非紧急情况模式下执行正常关闭的方法。例如，如果用户不注意将计算机放在尚未拉好的计算机包中，则需要计算机检测到正常行走或开车的动作，并关闭计算机。

先决条件

硬件

许多在 2003 年以后（包括 2003 年）制造的 IBM ThinkPad 都配有 HDAPS 硬件。如果不能确定硬件配置，可以到 Lenovo 的 Web 站点中查看详细的技术信息。要运行以下代码，必须有 ThinkPad。某些 MacBook 配有加速度传感器及同样的通过内核访问这些传感器的通用方法。但是，此处的代码并未在 Apple 硬件上做测试，而是基于两个 IBM ThinkPad T42p 型号开发及测试的。有关如何查找在物理上支持膝上型计算机所需的 ThinkPad 硬件的链接，请参阅 参考资料。

软件

本文假定您熟悉内核构建过程，并了解内核编译所带来的发行版间的不一致性。有关内核构建过程的简介，以及一些优秀的入门示例，请参阅 参考资料。

从 kernel V2.6.15 起，HDAPS 驱动程序已经包含在 Linux 内核中。为了简单起见，请获取最新的内核程序。为了便于开发及管理，本文是基于 Fedora Core V5 开发的。下面用于设置内核构建环境的指导信息是专门针对 Fedora Core 的，但是一般原理适用于所有 Linux 发行版。

内核开发设置

内核配置、编译和测试

要修改内核，需要按照版本信息中的指导信息进行操作。打开 Web 浏览器并开始按照第 8.6 节：“Preparing for Kernel Development” 中的指导信息进行操作。执行到第 2 部分时，可能会在执行第二条命令 su -c 'yumdownloader --source kernel' 时遇到问题。如果该命令未能把 kernel-2.6.15-1.2054_FC5.src.rpm 软件包下载下来，请使用 wget 命令 wget ftp://ftp.linux.ncsu.edu/pub/fedora/linux/core/5/source/SRPMS/kernel-2.6.15-1.2054_FC5.src.rpm 来获取该软件包。

在执行步骤 5 时，请用 cp configs/kernel-2.6.15-i686.config .config 命令选择基本的 i686 默认配置。确保将 makefile 中的 EXTRAVERSION 部分从 -prep 更改为 -1.2054_FC5。用 make oldconfig 更新构建配置。然后用 su -c "yum install kernel-devel" 命令安装内核开发模块。该模块将用于编译紧急情况触发模块。

我们现在已经完成了 Fedora Core V5 Release Notes 文档中介绍的内核配置的相关部分。其余步骤都是所有内核构建过程通用的标准步骤。建议现在构建并安装新内核、模块和 RAM 磁盘设置以确保一切按预期运行。如果您对自己的新内核配置很有信心，可以跳过以下步骤并直接转到内核修改部分。

用 make 命令构建新内核。成功构建内核后，请用 su -c "cp ./arch/i386/boot/bzImage /boot/vmlinuz-2.6.15hdaps" 命令将其复制到 /boot 目录。您需要使用 su -c "make modules_install" 命令构建模块。最后一个构建步骤是用 su -c "/sbin/mkinitrd hdapsInitrd.img 2.6.15-1.2054_FC5" 命令为 HDAPS 内核创建 RAM 磁盘。用 su -c "cp hdapsInitrd.img /boot/" 命令将这个新的 RAM 磁盘复制到引导区。引导时，用以下行更新 grub.conf 文件：

清单 1. grub 配置

				
title Fedora Core (2.6.15hdaps)
    root (hd0,0)
    kernel /vmlinuz-2.6.15hdaps ro root=/dev/VolGroup00/LogVol00 rhgb quiet
    initrd /hdapsInitrd.img

现在已经准备好开始一些可快速完成的内核配置。确保位于 ~/rpmbuild/BUILD/kernel-2.6.15/linux-2.6.15.i686 目录。一定要先包含 hdaps 模块作为内核的内置组件，从而准备好在计算机的运行模式中提供对各处的震动检查。

使用 make menuconfig 命令并选择 Device Drivers > Hardware Monitoring Support。键入 Y 以包含 Hardware Monitoring Support 模块，因为 HDAPS 模块依赖于此模块。滚动到清单底部，并在 IBM Hard Drive Active Protection System (hdaps) 条目的旁边再次键入 Y。退出菜单并保存配置。

打开 drivers/hwmon/hdaps.c 文件，然后将以下文本添加到 include 部分中：#include <linux/reboot.h>。并紧挨着 hdaps_read_pair 子程序后面添加下面的新子程序：

清单 2. 来自 hdaps.c 的完整的 panicShake 子程序

				
/* * panicShake - reboot the machine if shaken */
extern void panicShake(void){ 
int ret, x, y; // return value and x,y from hdaps
 int int baseX = -5000; // off scale default values
 int baseY = -5000;
 int totalDev = 0; // running total of deviations from rest (shaking total)
 int devThreshold = 4000; // larger threshold for more shaking
 int dimShiftX = 150; // in case your users shake more in a certain dimension
 int dimShiftY = 150;
 while(1) {
  ret = hdaps_read_pair(HDAPS_PORT_XPOS, HDAPS_PORT_YPOS, &x, &y);
  if (!ret)
  {
   if( x != 0 && y != 0 )
   {    // if its a successful read and not a zero read
    if( baseX == -5000 )
    {
     baseX = x;
     baseY = y;
    }
    if( abs(baseX - x) > dimShiftX || abs(baseY - y) > dimShiftY )
    {
     totalDev += abs(baseX - x);
     totalDev += abs(baseY - y);
    }
    if( totalDev > devThreshold )
    {
     printk(KERN_EMERG "ok, ok! you're shaking my substrate - restarting");
     emergency_restart();
    }
   }//if not a zero value
  }//if successful read of hdaps data
 }//infinite while
}//panicShake

清单 3. panicShake 变量

				 
int ret, x, y; // return value and x,y from hdaps
 int baseX = -5000; // off scale default values
 int baseY = -5000;
 int totalDev = 0; // running total of deviations from rest (shaking total)
 int devThreshold = 4000; // larger threshold for more shaking
 int dimShiftX = 150; // in case your users shake more in a certain dimension
 int dimShiftY = 150; 

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