Flipper Zero上的低功耗盖革计数器集成：嵌入式C管道工程化

在嵌入式系统开发中，将Flipper Zero这样的多功能设备扩展为辐射监测工具，具有显著的工程价值。它不仅能实现便携手持辐射检测，还能通过优化C语言管道确保低功耗运行，适用于野外环境监测或应急响应场景。核心在于构建高效的GPIO中断处理链路，将Geiger-Mueller（GM）管的脉冲信号转化为可靠的辐射剂量数据，同时集成校准逻辑和安全日志机制，避免数据丢失或篡改。

硬件接口设计是整个管道的基础。Flipper Zero基于STM32WB55微控制器，提供丰富的GPIO资源，可直接连接GM管的高压电路输出。典型配置使用一个GPIO引脚（如GPIOA Pin 0）作为外部中断输入，检测GM管产生的脉冲信号。这些脉冲对应β或γ射线事件，每个脉冲幅度约5V，需要外部分压电路降至3.3V以匹配Flipper的I/O电平。低功耗考虑下，建议采用开漏输出模式（GpioModeInput），并启用内部上拉电阻，减少静态电流消耗至微安级。证据显示，在类似项目中，这种接口能稳定捕获每秒数百脉冲，而不干扰设备的其他功能如Sub-GHz无线模块。

嵌入式C管道的构建聚焦于实时数据采集。初始化阶段，通过furi_hal_gpio_init()配置中断，设置上升沿触发（GpioExtiModeInterruptRise），并绑定回调函数geiger_pulse_callback()。回调中，使用volatile uint32_t pulse_count变量原子递增计数，避免多线程竞争。主循环每秒调用acquire_radiation_data()函数，计算CPS（每秒计数）= pulse_count / 采样间隔，并重置计数器。为实现低功耗，集成RTOS任务调度：在furi_hal_rtc_get_timestamp()基础上，每10ms唤醒一次处理任务，其余时间进入低功耗模式（LL_PWR_SetRegulModeLP()）。这种管道确保了<1ms的脉冲响应延迟，适用于高辐射环境下的实时监测。

校准机制是确保数据准确性的关键步骤。GM管的灵敏度因类型（如J305管）而异，典型转换因子为CPS到μSv/h的比率约为0.008（针对Cs-137源）。在C代码中，定义float calibration_factor = 0.008;，然后dose_rate = CPS * calibration_factor。校准过程通过已知辐射源（如烟雾探测器中的Am-241）进行现场调整：采集基准数据，计算偏差后更新因子至EEPROM（使用furi_hal_flash）。为安全起见，添加阈值校验：如果剂量率超过100μSv/h，触发警报并记录事件。实际部署中，建议每月使用标准源重新校准，以补偿环境温度漂移（-10°C至50°C范围内误差<5%）。

安全日志到SD卡是管道的落地保障。Flipper Zero支持FATFS库，通过furi_hal_sd_mount()挂载SD卡。日志函数secure_log_data()采用原子写入：先缓冲数据至RAM（struct { uint32_t timestamp; float dose; uint32_t cps; }），每分钟flush至文件，使用furi_hal_sd_write()。为防篡改，集成CRC校验（CRC32算法），每条记录附加校验和；文件以CSV格式存储，便于后处理。低功耗优化下，仅在检测到脉冲时唤醒SD任务，平均功耗控制在5mW以内。风险点包括SD卡满载（建议>1GB容量）和电源波动，使用watchdog定时器（IWDG）重启机制确保日志连续性。

可落地参数与清单进一步指导实施。硬件清单：1x J305 GM管、1x DC-DC升压模块（输入5V输出400V）、电阻分压网络（10kΩ/3.3kΩ）、Flipper Zero开发板、microSD卡（Class 10）。软件参数：中断优先级NVIC_IRQ_PRIO_1、采样间隔1s、日志缓冲区大小128条、校准阈值±10%。监控要点：GPIO中断丢失率<0.1%、电池电压阈值3.0V（低于时暂停日志）、温度补偿系数0.001/°C。回滚策略：在固件更新前备份EEPROM校准数据，若集成失败，回退至原厂固件。

这种工程化方法不仅提升了Flipper Zero的实用性，还为嵌入式辐射监测提供了可复用框架。未来可扩展至多传感器融合，如结合温度湿度数据，实现更全面的环境评估。通过这些参数和清单，开发者能快速原型化，确保系统可靠运行于资源受限场景。