数码电源管理：Windows Mobile电源管理分析与实现

如今在以数码消费产品为代表的嵌入式系统领域，大多数系统采用电池供电，由于电池容量有限，这使得实现产品的低功耗，延长待机时间成为一个重要的课题。在已确定硬件电路功耗的情况下，提高电池电源的使用效率是实现低功耗的一个重要任务，其基本思想是在系统中没有任务等待运行时，把系统置于尽可能低的能量状态，等到有任务需要执行时，再将其快速唤醒，尽可能有效地利用功耗。

1 Windows Mobile中的电源管理

WinCE系列操作系统中的电源管理模块正是出于后者的考虑而出现的，图1为电源管理(Power Manager)的运行机制。该模块根据系统实际运行情况，以CPU为中心，管理器件和外设的功耗状态，实现系统在不同电源状态间的转换，从而在保证系统性能的前提下降低功耗。而Windows Mobile系统针对其专用于移动通信平台的特点，对电源管理部分做了进一步的定制，使其具有更好的效能，进一步提高系统的电源效率。

Power Manager的实现在软件上需要OS内核、驱动层及应用层的协作，对于预先定义好的系统电源状态，Power Manager将这些状态映射到具体的CPU电源状态和设备电源状态，在系统电源状态切换时就会执行对应的CPU和外设的电源状态切换操作。

1．1 电源管理与系统其他部分的交互

在Windows Mobile中Power Manager以名为PM．dll的动态链接库形式在启动时被设备管理器De-vice．exe加载，如图2所示。

应用程序可通过API申请将系统电源置于一定的状态，同时也可申请将指定设备设置于特定的电源状态，应用程序也可以申请电源状态通知，以便在系统电源状态切换时收到消息以执行对应的操作。当需要切换系统电源状态时，电源管理模块与电源管理的设备通信，进而调用这些设备的电源相关函数，实现对这些设备的电源管理，同时如果有应用程序或设备驱动申请了电源状态通知，则电源管理模块会向消息队列中发送消息。

1．2 Windows Mobile中的电源状态以及状态间的切换

Windows Mobile有两个版本，SmartPhone和Pocket PC，这里采用是Windows Mobile 6的PocketPC，它定义了以下几个电源状态(Windows Mobile的电源状态是不能像WinCE那样再定制的)：

ON：用户与系统交互时的状态；

Backlight OFF：在一段时间内(默认15 s)，如果一直没有用户操作就关闭背光，这时其他的设备都没变化；

Screen OFF：一般由某些程序指定，才进入这个状态。比如音乐播放器程序，当你听音乐时按下某个键可以将屏幕关闭；

Suspend：Pocket PC的睡眠模式，几乎所有设备都被关闭，直到某个硬件设备触发中断才将系统唤醒，这是Pocket PC系统中功耗最低的一个状态，对这个状态的实现直接影响到待机时间；

Resuming：Pocket PC被唤醒后的状态，这时屏幕是关闭的，并启动一个15 s的计时器，在这段时间内决定接下来进入哪个状态，如果计时器超时则重新回到睡眠状态；

Unattended：这个状态只在Pocket PC中被使用，用户对其不会有所察觉，即程序在后台执行。

这里可以用系统电源状态机来简单地描述Win-dows Mobile的电源管理策略。以Pocket PC为例，系统电源状态机如图3所示。

系统内部的电源管理器负责协调电源状态的转换，电源状态的转换主要由计时器超时(Timeout)、电源键事件(ON／OFF Event)、用户操作(User Activity)等方式触发。

2 PXA270平台上电源管理的实现

电源管理的实现，涉及到系统中软件硬件的互相配合。对于软件来说，涉及到各个层面，包括Windows Mobile内核和设备驱动，这二者主要负责电源管理在处理器和物理外设等硬件上的实现，另外有些应用程序也会有涉及，这主要是系统电源状态与具体应用需求之间的协调。这里应用的平台是开发的基于PXA270的Windows Mobile智能手机平台，该平台搭载了NXP的基带处理器及其外围电路。以实现GSM通信。另外，还有蓝牙、摄像头等功能模块，因此对该平台进行电源管理优化是十分必要的。

2．1 内核电源管理的实现

2．1．1 Suspend／Restlume模型

对于SmartPhone，采用的是AlwaysOn模型，只是在工作一段时间后关闭背光和屏幕，但是系统仍在运行。该平台实现的是Pocket PC，采用Suspend／Re-sume模型，在系统处于空闲时，可将系统置于Staspend状态，此时系统处于最低的功耗状态，在必要时再将其唤醒。在两个模型之间需要权衡，虽然Always On没有休眠模式，但是Suspend／Resume在Suspend和ON之间切换也是需要消耗大量能量的。系统电源状态的切换最终会导致内核中OEM函数的调用，下面重点介绍内核中电源管理的实现，在Windows Mobile的样例BSP中有示例代码框架在Off．c和Xllp_SuspendAn-d