1 Windows Mobile中的電源管理

WinCE係列操作係統中的電源管理模塊正是出於後者的考慮而出現的，圖1為電源管理(Power Manager)的運行機製。該模塊根據係統實際運行情況
，以CPU為中心，管理器件和外設的功耗狀態
，實現係統在不同電源狀態間的轉換，從而在保證係統性能的前提下降低功耗。而Windows Mobile係統針對其專用於移動通信平台的特點，對電源管理部分做了進一步的定製，使其具有更好的效能，進一步提高係統的電源效率。

Power Manager的實現在軟件上需要OS內核、驅動層及應用層的協作，對於預先定義好的係統電源狀態，Power Manager將這些狀態映射到具體的CPU電源狀態和設備電源狀態
，在係統電源狀態切換時就會執行對應的CPU和外設的電源狀態切換操作。

圖1：電源管理的運行機製

1．1 電源管理與係統其他部分的交互

在Windows Mobile中Power Manager以名為PM．dll的動態鏈接庫形式在啟動時被設備管理器De-vice．exe加載，如圖2所示。

圖2：電源管理模塊與係統其它部分

應用程序可通過API申(shen)請(qing)將(jiang)係(xi)統(tong)電(dian)源(yuan)置(zhi)於(yu)一(yi)定(ding)的(de)狀(zhuang)態(tai)，同(tong)時(shi)也(ye)可(ke)申(shen)請(qing)將(jiang)指(zhi)定(ding)設(she)備(bei)設(she)置(zhi)於(yu)特(te)定(ding)的(de)電(dian)源(yuan)狀(zhuang)態(tai)，應(ying)用(yong)程(cheng)序(xu)也(ye)可(ke)以(yi)申(shen)請(qing)電(dian)源(yuan)狀(zhuang)態(tai)通(tong)知(zhi)，以(yi)便(bian)在(zai)係(xi)統(tong)電(dian)源(yuan)狀(zhuang)態(tai)切(qie)換(huan)時(shi)收(shou)到(dao)消(xiao)息(xi)以(yi)執(zhi)行(xing)對(dui)應(ying)的(de)操(cao)作(zuo)。當(dang)需(xu)要(yao)切(qie)換(huan)係(xi)統(tong)電(dian)源(yuan)狀(zhuang)態(tai)時(shi)
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1．2 Windows Mobile中的電源狀態以及狀態間的切換

Windows Mobile有兩個版本
，SmartPhone和Pocket PC
，這裏采用是Windows Mobile 6的PocketPC，它定義了以下幾個電源狀態(Windows Mobile的電源狀態是不能像WinCE那樣再定製的)：

ON：用戶與係統交互時的狀態；

Backlight OFF：在一段時間內(默認15 s)

，如果一直沒有用戶操作就關閉背光，這時其他的設備都沒變化；

Screen OFF：一般由某些程序指定，才進入這個狀態。比如音樂播放器程序，當你聽音樂時按下某個鍵可以將屏幕關閉
；

Suspend：Pocket PC的睡眠模式
，幾乎所有設備都被關閉，直到某個硬件設備觸發中斷才將係統喚醒，這是Pocket PC係統中功耗最低的一個狀態，對這個狀態的實現直接影響到待機時間；

Resuming：Pocket PC被喚醒後的狀態，這時屏幕是關閉的，並啟動一個15 s的計時器，在這段時間內決定接下來進入哪個狀態，如果計時器超時則重新回到睡眠狀態；

Unattended：這個狀態隻在Pocket PC中被使用
，用戶對其不會有所察覺，即程序在後台執行。

這裏可以用係統電源狀態機來簡單地描述Win-dows Mobile的電源管理策略。以Pocket PC為例
，係統電源狀態機如圖3所示。

圖3：Windows Mobile中的各電源狀態間

係統內部的電源管理器負責協調電源狀態的轉換

，電源狀態的轉換主要由計時器超時(Timeout)
、電源鍵事件(ON／OFF Event)、用戶操作(User Activity)等方式觸發。

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2 PXA270平台上電源管理的實現

電源管理的實現
，涉及到係統中軟件硬件的互相配合。對於軟件來說，涉及到各個層麵，包括Windows Mobile內nei核he和he設she備bei驅qu動dong
，這zhe二er者zhe主zhu要yao負fu責ze電dian源yuan管guan理li在zai處chu理li器qi和he物wu理li外wai設she等deng硬ying件jian上shang的de實shi現xian，另ling外wai有you些xie應ying用yong程cheng序xu也ye會hui有you涉she及ji，這zhe主zhu要yao是shi係xi統tong電dian源yuan狀zhuang態tai與yu具ju體ti應ying用yong需xu求qiu之zhi間jian的de協xie調tiao。這zhe裏li應ying用yong的de平ping台tai是shi開kai發fa的de基ji於yuPXA270的Windows Mobile智能手機平台，該平台搭載了NXP的基帶處理器及其外圍電路。以實現GSM通信。另外
，還有藍牙、攝像頭等功能模塊，因此對該平台進行電源管理優化是十分必要的。

2．1 內核電源管理的實現

2．1．1 Suspend／Restlume模型

對於SmartPhone
，采用的是AlwaysOn模型
，隻是在工作一段時間後關閉背光和屏幕，但是係統仍在運行。該平台實現的是Pocket PC，采用Suspend／Re-sume模型，在係統處於空閑時，可將係統置於Staspend狀態，此時係統處於最低的功耗狀態，在必要時再將其喚醒。在兩個模型之間需要權衡，雖然Always On沒有休眠模式，但是Suspend／Resume在Suspend和ON之間切換也是需要消耗大量能量的。係統電源狀態的切換最終會導致內核中OEM函數的調用，下麵重點介紹內核中電源管理的實現，在Windows Mobile的樣例BSP中有示例代碼框架在Off．c和Xllp_SuspendAn-dResume．c可供參考。

2．1．2 Suspend流程

在平台實現上
，切換至Suspend狀態時會調用OEMPowerOff函數，此時會將外設關閉
，將PXA270處理器置於sleep模式，OEMPowerOff中Suspend的具體流程

，即Xllp_SuspendAndResume函數如下：

(1)設置當前程序狀態寄存器CPSR的I位和F位，以禁止IRQ和F1Q中斷；

(2)根據第一步中獲得的地址
，將Power
，Inter-rupt，GPIO，CLOCK等硬件平台及OS相關的寄存器保存在Xllp_SuspendAndResume函數的全局變量中，即將這些寄存器的值保存於SDRAM中
；

(3)保存ARM架構下處理器模式的相關寄存器值
，除了User模式的6種處理器模式，需保存的是SP，LR，和SPSR。另外，FIQ模式還需保存R8～R12。為了使用stmdb批拷貝指令，在此使用“偽堆棧”

，即用SDRAM中的物理空間來模擬堆棧；

(4)配置MDREFR寄存器，設置好SDRAM的自刷新頻率。在sleep模式下

，SDRAM將處於自刷新狀態以維持之前保持的狀態數據，供係統喚醒時恢複到sus-pend之前的狀態
；

(5)利用PSPR寄存器來保存Resume參數的物理地址，如重啟原因
、睡眠模式等，PSPR的數據在sleep時不會丟失
；

(6)配置PWER，PRER或PFER寄存器，以使能特定的喚醒源，這裏設置RTC、來電RING中斷和電源鍵的喚醒；

(7)保存當前處理器模式的狀態寄存器，保存MMU寄存器，保存Restlme的返回地址XllpRes-umePhase3，回寫Cache，配置CP14寄存器CR7
，讓處理器進入sleep模式。到此，PXA270進入sleep模式
，係統處於Suspend電源狀態。

2．1．3 Resume流程

總的說來
，Resume流程與Suspend是相反的，處理器初始化之後
，會載入Suspend之前保存在SDRAM中的各種狀態參數，恢複之前狀態，其流程簡要介紹如下：

(1)當已使能的喚醒事件發生時。處理器會從BootLoader啟動，進行基本的硬件初始化之後。會判斷是Reset，還是sleep Resume，如果是後者
，則會跳轉到Xllp_ResumePhase2A；

(2)在Xllp_ResumePhase2A中首先會將保存在PSPR中的參數取出，檢查無錯誤後，重新配置好MMU，載入處理器狀態寄存器和堆棧，跳轉至XllpRe-sumePhase3；

(3)在XllpResumePhase3載入所在環境的處理器狀態寄存器，接著逐級返回至OEMPowerOff函數，在OEMPowerOff函數中會獲得喚醒源，然後退出
；

(4)此時係統由Power Manager置於Resuming狀態，Power Manager 根據喚醒源判斷是否將係統置於ON
，還是繼續Suspend。

此時

，係統狀態已經恢複至睡眠之前，結束了Re-sume流程，完成對係統的喚醒。

2．2 設備驅動電源管理的實現

除了對處理器的電源管理，Power Manager還有一個主要工作就是平台上設備的電源管理。對於隻有ON和OFF兩種電源狀態的設備，Power Manager通過DeviceIOControl在Suspend和Resuming時分別調用各設備驅動中實現的PowerUp和PowerDown函數，以開啟和關閉設備。在該平台上大多數設備都屬於這種管理方式，包括LCD

，Aladio Codec等，這些工作主要是在Wince流驅動的IOControl中執行一些開啟或者關閉處理器I／O電源的操作。
對於GSM和藍牙等較複雜的設備，需要能及時喚醒
，如在係統Suspend來電時，GSM模塊需快速喚醒並做出響應
，因此這些設備也支持sleep等模式。在進入Suspend會相應調用這些設備驅動的sleep函數，進入設備的省電模式，而在Resuming時也會調用對應的退出sleep的函數
，以實現快速喚醒。

2．3 應用程序電源管理的實現

在此以自己編寫的基於DirectDraw的照相程序為例來說明應用程序中電源管理的實現。

首先，在開啟照相程序時

，預覽一段時間沒有操作後

，不希望按照定時器的值進入Suspend
，此時需定時修改SuspendTimeout，以阻止係統進入睡眠狀態。具體做法是：

啟動一個30 s的定時器，每30 s調用一次SystemIdleTimerReset函數。另外
，由於該照相程序是Overlay顯示效果，在進入拍照程序後，如果按下電源鍵進入Suspend狀態，再喚醒時係統仍處於拍照程序，但是由於PXA270的LCDController沒有再次創建Overlay層
，因此程序不能顯示圖像。從使用者的角度考慮，在係統Reume之後照相程序應能恢複正常。做法如下：在程序中創建一個線程
，用CreateMsgQueue創建一個消息隊列

，調用RequestPowerNotifications申請獲得電源管理消息
，然後調用WaitForSingleOb-ject等待通知
，當收到Suspend的消息時

，對程序窗口發送重新初始化Overlay的消息
，在Resume後，程序會馬上執行重新初始化的流程，照相程序恢複正常。

對於1 200 mA／h的電池，該智能手機平台能達到160 h左右的理論待機時間
，以及3 h左右的通話時間。另外，睡眠及喚醒的響應時間也在1 s左右，表明Power Manager達到了提高電池電源使用效率的目標，基本滿足實際應用的需求。