對于手持式、便攜式等移動設(shè)備來講，為了讓設(shè)備有更長的待機和工作時間，系統(tǒng)必需具備完善的電源管理功能。英創(chuàng)公司針對手持式、電池供電設(shè)備應(yīng)用而推出的嵌入式核心主板EM9283，預裝了Windows CE6.0操作系統(tǒng)，提供了完善的電源管理支持。在與EM9283配套的通用開發(fā)評估底板上測得的EM9283在各個電源狀態(tài)下的功耗指標為：

? 系統(tǒng)正常運行：110mA

? 系統(tǒng)掛起：8mA。通過PSwitch鍵，可在1S內(nèi)恢復到正常運行狀態(tài)

? 系統(tǒng)關(guān)機：<15uA。系統(tǒng)僅維持實時時鐘的供電，系統(tǒng)重新啟動時間小于10S

本文將以EM9283為例，介紹用戶應(yīng)用程序如何實現(xiàn)電源管理，以減少整機功耗，延長設(shè)備工作時間。在這之前，有必要先對Windows CE系統(tǒng)的電源管理功能做一個了解。所以我們將先介紹WinCE系統(tǒng)的電源狀態(tài)，然后是設(shè)備的電源狀態(tài)，接著才是應(yīng)用程序電源管理。文檔的最后是一個實際的電源管理例子：LCD背光的電源管理。

1、系統(tǒng)電源狀態(tài)

上面提到了EM9283的運行，掛起和關(guān)機三種直觀電源狀態(tài)下的功耗指示，而至Windows CE.NET 4.2版本以后的系統(tǒng)具有的高級電源管理組件：WinCE電源管理器，為系統(tǒng)定義的電源狀態(tài)如表1：

WinCE電源管理器維護了一個監(jiān)控用戶活動的定時器，通過監(jiān)控這個定時器的超時來使系統(tǒng)進入用戶空閑模式、系統(tǒng)空閑模式，最終掛起系統(tǒng)?；镜碾娫垂芾砉δ芩捎玫墓?jié)能方法是使系統(tǒng)適時的進入掛起狀態(tài)，此時系統(tǒng)RAM處于自刷新狀態(tài)，整機功耗降到了較
低的水平，同時又能快速恢復到正常運行狀態(tài)。下面的幾種方法都可以讓系統(tǒng)進入Suspend狀態(tài)：

1、監(jiān)控的用戶活動定時器超時。通過控制面板里的電源屬性項設(shè)置超時時間。如圖1

圖1中設(shè)置的意圖是：在電池供電情況下，當用戶停止操作1分鐘后，系統(tǒng)電源管理器將控制系統(tǒng)進入用戶空閑模式，如果2分鐘后用戶仍然沒有操作，系統(tǒng)進入系統(tǒng)空閑狀態(tài)，系統(tǒng)空閑3分鐘后還是沒有用戶操作，系統(tǒng)掛起。

在用戶的最終產(chǎn)品中，由于種種原因，可能不能通過控制面板來直接設(shè)置系統(tǒng)超時，或者用戶希望自己設(shè)計設(shè)置系統(tǒng)超時的界面，此時用戶應(yīng)用程序可以通過修改系統(tǒng)注冊表來實現(xiàn)與通過控制面板設(shè)置一樣的功能。具體的做法是修改[HKEY_LOCAL_MACHINE\System\CurrentControlSet\Power\Timeouts]下面的超時時間。通過控制面板設(shè)置后的注冊表如圖2所示。

可以看到，在注冊中超時時間的單位是秒。應(yīng)用程序要利用系統(tǒng)的電源管理器，除了在控制面板中做了上述設(shè)置外，還需要在應(yīng)用程序啟動時設(shè)置系統(tǒng)的'PowerManager/ReloadActivityTimeouts'自動事件為有信號狀態(tài)，電源管理器才會正常工作。當在應(yīng)用程序中直接修改了對應(yīng)的Timeouts注冊表項后，也需要打開（或創(chuàng)建）'PowerManager/ReloadActivityTimeouts'的自動重置事件，并SetEvent置這個事件為有信號狀態(tài)，這樣可以使電源管理器再次從注冊表中讀取狀態(tài)切換定時器的設(shè)置。

HANDLE hReloadActivityTimeouts;
hReloadActivityTimeouts = OpenEvent(EVENT_ALL_ACCESS, FALSE, _T('PowerManager/ReloadActivityTimeouts'));
if(hReloadActivityTimeouts)
{
SetEvent(hReloadActivityTimeouts);
CloseHandle(hReloadActivityTimeouts);
}

2、應(yīng)用程序調(diào)用API。除了通過超時讓系統(tǒng)自動進入掛起狀態(tài)外，應(yīng)用程序還可以調(diào)用API函數(shù)讓系統(tǒng)掛起：SetSystemPowerState(NULL,POWER_STATE_SUSPEND,0);

3、EM9283提供了一鍵開關(guān)機PSwitch鍵。所以最直接的方法是通過PSwitch按鍵讓系統(tǒng)在掛起狀態(tài)和運行狀態(tài)之間切換。

通過上面的三種方法讓可以讓系統(tǒng)掛起，而當下面的一種事件發(fā)生時，系統(tǒng)將退出掛起狀態(tài)：

1、用戶再次按下PSwitch鍵。

2、發(fā)生某個警告事件，如時間定時器到時提醒。

3、發(fā)生某個喚醒事件。

2、設(shè)備電源狀態(tài)

雖然通過用戶操作、應(yīng)用程序或者外設(shè)都可以使系統(tǒng)進入或退出掛起狀態(tài)，但基本的電源管理功能所能控制的粒度過大，整個系統(tǒng)只有三種狀態(tài)，On，Idle和Suspend，對應(yīng)于所有外設(shè)只有On和Suspend兩種狀態(tài)。加入了電源管理組件的Windows CE具有高級的電源管理功能，它允許每個外設(shè)具有自己的電源狀態(tài)——設(shè)備電源狀態(tài)。應(yīng)用程序有能力單獨設(shè)置外設(shè)的電源狀態(tài)，比如在保持串口通訊時，關(guān)閉顯示和背光。Wince通常對設(shè)備電源狀態(tài)的描述如表2：

物理設(shè)備并不需要支持上面所有的設(shè)備電源狀態(tài)，但所有設(shè)備必需要支持D0電源狀態(tài)，EM9283上的各種外設(shè)，如背光、顯示等至少支持D0和D4兩種狀態(tài)，也就是說應(yīng)用程序在能力決定是否單獨給某個設(shè)備供電，以盡可能降低整機功耗。

3、應(yīng)用程序電源管理

上面所提的系統(tǒng)電源狀態(tài)和設(shè)備電源狀態(tài)都是系統(tǒng)或驅(qū)動一級對電源管理的支持，對使用英創(chuàng)公司工控主板的用戶來講，這些功能都是由英創(chuàng)公司直接提供并維護的，用戶如果知道如何利用系統(tǒng)提供的這些功能，就能輕松實現(xiàn)適用于自己設(shè)備的電源管理策略。

電源管理器提供了一組接口供應(yīng)用程序參與到電源管理的活動中，應(yīng)用程序可以通過RequestPowerNotifications函數(shù)請求電源管理器向其發(fā)送電源相關(guān)的通知，也可以通過SetPowerRequirement通知電源管理器將設(shè)備設(shè)置在特殊的電源狀態(tài)下。這樣，指定設(shè)備的電源狀態(tài)就不會隨系統(tǒng)電源狀態(tài)的改變而改變。

3.1 電源通知機制

電源相關(guān)的通知通過消息隊列傳遞給應(yīng)用程序，通常應(yīng)用程序新建一個消息隊列，并通過RequestPowerNotifications將這個消息隊列的句柄傳遞給電源管理器，同時創(chuàng)建一個線程偵聽來自這個隊列的消息。電源管理器定義了如下幾種通知：

? PBT_RESUME：當系統(tǒng)從休眠狀態(tài)被喚醒是產(chǎn)生；

? PBT_POWERSTATUSCHANGE：當系統(tǒng)接入或者斷開外部電源時產(chǎn)生；

? PBT_TRANSITION：當電源管理器執(zhí)行系統(tǒng)電源狀態(tài)轉(zhuǎn)換時發(fā)生；

? PBT_POWERINFOCHANGE：當電池信息更新時發(fā)生。

下面的代碼演示了應(yīng)用程序如何偵聽電源管理器發(fā)出的通知。

// 1.新建一個消息隊列
ghPowerNotifications= CreateMsgQueue(NULL, &msgOptions);
if (!ghPowerNotifications) {
DWORD dwErr = GetLastError();
RETAILMSG(1, (TEXT('%s:CreateMessageQueue ERROR:%d\n'), pszFname, dwErr));
goto _Exit;
}

// 2.請求得到電源通知
hNotifications = RequestPowerNotifications(ghPowerNotifications, POWER_NOTIFY_ALL);
if (!hNotifications) {
DWORD dwErr = GetLastError();
RETAILMSG(TRUE, (TEXT('%s:RequestPowerNotifications ERROR:%d\n'), pszFname, dwErr));
goto _Exit;
}

// 3.創(chuàng)建偵聽線程
ht = CreateThread(NULL, 0, ProcessPowerNotification, NULL, 0, NULL);

// 4.電源通知消息偵聽線程
void ProcessPowerNotification(HANDLE hMsgQ)
{
……
if (ReadMsgQueue(hMsgQ, buf, QUEUE_SIZE, (LPDWORD)&dwSize, 0, &dwStatus))
{……} // 5.電源通知消息處理

3.2 電源請求機制

電源請求機制為應(yīng)用程序提供了強大的能力控制電源管理器調(diào)整設(shè)備的電源等級，與其他所有的電源設(shè)置相比，它具有很高的優(yōu)先級。舉例來說，假設(shè)有一個條形碼閱讀器連接在COM3端口，并且COM3只有在最高電源等級（D0）時才能驅(qū)動這個條形碼閱讀器。為了使其正常工作，應(yīng)用程序?qū)⒄{(diào)用SetPowerRequirement把COM3指定為D0狀態(tài)。假設(shè)之后串口驅(qū)動自身決定降低一個電源等級，驅(qū)動程序調(diào)用DevicePowerNotify通知電源管理器它期望的設(shè)備電源狀態(tài)D1，實際上驅(qū)動程序的這個請求將不起作用，直到應(yīng)用程序調(diào)用ReleasePowerRequirement為止。繼續(xù)這個例子，假設(shè)這時的系統(tǒng)電源狀態(tài)轉(zhuǎn)換為低能耗等級，雖然與系統(tǒng)電源狀態(tài)對應(yīng)的COM3電源等級為D2，由于應(yīng)用程序的電源請求，COM3仍將繼續(xù)維持在D0狀態(tài)。

在調(diào)用SetPowerRequirement函數(shù)時，指定POWER_FORCE標志將強制設(shè)備不進入休眠狀態(tài)，即使這時系統(tǒng)已處于休眠狀態(tài)。

3.3 設(shè)置電源狀態(tài)

在某些應(yīng)用的場合下，應(yīng)用程序可能需要改變系統(tǒng)的電源狀態(tài)。 應(yīng)用程序可以通過GetSystemPowerState返回當前系統(tǒng)電源狀態(tài)的名稱，也可以通過SetSystemPowerState改變系統(tǒng)的電源狀態(tài)。同樣的，如果應(yīng)用程序需要改變某個設(shè)備的電源狀態(tài)，可以通過GetDevicePower返回設(shè)備當前的電源狀態(tài)，也可以通過SetDevicePower改變設(shè)備的電源狀態(tài)。

4、電源管理實例——LCD背光控制

上面依次描述了系統(tǒng)電源狀態(tài)，設(shè)備電源狀態(tài)以及電源管理器的應(yīng)用程序接口，但對于沒有此類經(jīng)驗的用戶來講，可能仍不清楚如何在自己的設(shè)備中實現(xiàn)所謂的電源管理，本節(jié)將以控制LCD背光為例，介紹實現(xiàn)對背光進行電源管理的方法。

4.1 背光控制方法一

對背光的電源控制有很多方法，設(shè)備電源狀態(tài)的定義是在驅(qū)動程序中實現(xiàn)的，電源管理器通過DeviceIoCtrol與設(shè)備驅(qū)動程序交互，實現(xiàn)對設(shè)備的電源管理，同樣，應(yīng)用程序也可以通過DeviceIoCtrol實現(xiàn)對設(shè)備電源直接的控制。

// 1.打開背光句柄
HANDLE hBLK = CreateFile(L'BKL1:', // name of device
GENERIC_READ|GENERIC_WRITE, // desired access
FILE_SHARE_READ|FILE_SHARE_WRITE, // sharing mode
NULL, // security attributes (ignored)
OPEN_EXISTING, // creation disposition
FILE_FLAG_RANDOM_ACCESS, // flags/attributes
NULL);

// 2.通過DeviceIoCtrol關(guān)閉LCD背光
CEDEVICE_POWER_STATE stPower;
stPower = D4;
DWORD dwReturn;
bResult = DeviceIoControl(hBLK,
IOCTL_POWER_SET,
NULL,
0,
& stPower,
sizeof(CEDEVICE_POWER_STATE),
&dwReturn,
NULL);

// 3.通過DeviceIoCtrol打開LCD背光
stPower = D0;
bResult = DeviceIoControl(hBLK,
IOCTL_POWER_SET,
NULL,
0,
& stPower,
sizeof(CEDEVICE_POWER_STATE),
&dwReturn,
NULL);

4.2 背光控制方法二

方法一僅適用于系統(tǒng)沒有電源管理器的情況下使用，如果使能了系統(tǒng)的電源管理功能，則應(yīng)禁止使用上面的方法來控制背光。用戶可以將第2節(jié)提到的設(shè)備電源狀態(tài)和第1節(jié)的系統(tǒng)電源狀態(tài)做一個映射，當系統(tǒng)在不同的電源狀態(tài)間切換時，設(shè)備電源狀態(tài)隨之改變。系統(tǒng)電源狀態(tài)與設(shè)備電源狀態(tài)的映射是通過系統(tǒng)注冊表來實現(xiàn)的。如用戶希望在系統(tǒng)On狀態(tài)時，背光最亮，系統(tǒng)電源狀態(tài)切換到UserIdel時，背光變暗一點，系統(tǒng)處于SystemIdel和Suspend時，背光滅，則注冊表配置如下：

[HKEY_LOCAL_MACHINE\System\ CurrentControlSet \Power\State\On]
“Default” =dword:0 ;D0 當系統(tǒng)為On狀態(tài)時，所有設(shè)備默認在D0狀態(tài)

[HKEY_LOCAL_MACHINE\System\CurrentControlSet\Power\State\UserIdle]
“Default” =dword:1 ;D1所有設(shè)備默認在D1狀態(tài)，包括LCD背光

[HKEY_LOCAL_MACHINE\System\CurrentControlSet\Power\State\SystemIdle]
“Default” =dword:0 ;D2所有設(shè)備默認在D2狀態(tài)
“bkl1:”=dword:4 ;D4 背光處于D4關(guān)閉狀態(tài)

[HKEY_LOCAL_MACHINE\System\CurrentControlSet\Power\State\Suspend]
“Default” =dword:3 ;D3所有設(shè)備默認在D3狀態(tài),如果設(shè)備不支持D3,自動進入D4狀態(tài)

上面的第1、2、4條注冊表使用的是系統(tǒng)默認值，所以實際上只需要在SystemIdle狀態(tài)下增加一項就可以了，如圖3：

這里必需使用小寫字母的設(shè)備名稱，電源管理器才能識別。注冊表設(shè)置好后，用戶再通過控制面板\電源屬性設(shè)置好系統(tǒng)超時，背光就能隨系統(tǒng)電源狀態(tài)的變化而自動切換了。

如果系統(tǒng)使能了電源管理器，而應(yīng)用程序又想直接修改背光的電源狀態(tài)應(yīng)該怎樣做呢？

首先肯定不能使用DeviceIoCtrol的方法，也不推薦使用SetDevicePower函數(shù)，而應(yīng)調(diào)用較為溫和的DevicePowerNotify。DevicePowerNotify會與系統(tǒng)電源管理器商量改變背光的電源狀態(tài)，電源管理器最終決定并實施背光狀態(tài)的改變。

4.3 背光控制方法三

實際上，在手持設(shè)備或便攜式等移動設(shè)備中，背光功耗在整個設(shè)備功耗中占很大一部份，對背光電源的靈活控制十分必要，EM9283的控制面板\顯示屬性中有專門對背光進行管理的選項，如圖4。

背景光的高級選項可以分別設(shè)置EM9283在電池供電或適配器供電情況下LCD背光的亮度，如圖5。EM9283 LCD背光的亮度調(diào)節(jié)范圍是5%~100%。

與通過控制面板設(shè)置系統(tǒng)超時一樣，如果應(yīng)用程序希望直接設(shè)置背光的點亮時間和背光亮度，可以通過修改注冊表來實現(xiàn)。與圖4，圖5對應(yīng)的注冊表設(shè)置如下：

[HKEY_CURRENT_USER\ControlPanel\BackLight]
“UserExt” =dword:1 ;允許在適配器供電情況下對背光進行控制
“UseBattery:”=dword:1 ;允許在電池供電情況下對背光進行控制
“ACTimeout”=dword:60 ;適配器供電情況下用戶停止操作60秒后關(guān)閉背光
“BatteryTimout”=dword:15 ;電池供電情況下用戶停止操作15秒后關(guān)閉背光

如果應(yīng)用程序修改了背光亮度相關(guān)的注冊表項，需要創(chuàng)建名為BackLightLevelChangeEvent的事件，并置為有信號狀態(tài)，相應(yīng)的驅(qū)動程序就會自動更新剛剛的設(shè)置，使設(shè)置生效。

Handel hBackLightLevelChange=
CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, L'BackLightLevelChangeEvent' );
SetEvent(hBackLightLevelChange);

同樣，如果應(yīng)用程序修改了背光點亮時間，需要創(chuàng)建名為BackLightChangeEvent的事件，并置為有信號狀態(tài)使設(shè)置生效。
Handel hBackLightChange=
CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, L'BackLightChangeEvent' ) ;
SetEvent(hBackLightChange);

在控制面板系統(tǒng)電源屬性設(shè)置和背景光設(shè)置中，都講到當用戶停止操作某某長時間后，系統(tǒng)會怎樣怎樣。Windows CE和桌面Windows系統(tǒng)一樣，將沒有鼠標和鍵盤輸入定義為用戶停止操作，但用戶停止操作并不意味著用戶已經(jīng)停止使用設(shè)備。比如用戶正打開一個串口，查看串口收到的數(shù)據(jù)，查看過程中用戶沒有使用鍵盤，也沒有移動鼠標，系統(tǒng)認為用戶已經(jīng)停止操作設(shè)備，并在一段時間后關(guān)閉了LCD背光，顯示這不是用戶所希望的。在這種情況下，用戶只能周期性的移動鼠標或使用一下鍵盤來提醒設(shè)備，我還在使用你。

如果應(yīng)用程序能夠確定當自己被打開時，用戶需要屏幕和背光一直點亮（比如動畫播放程序），那么應(yīng)用程序可以自己來提醒操作系統(tǒng)的電源管理：用戶還在使用設(shè)備，而不需要用戶去頻繁的移動鼠標。應(yīng)用程序可以創(chuàng)建或打開名為PowerManager/ActivityTimer/UserActivity事件，并以合適的時間，周期性的置這個事件有信號來達到提供電源管理器的目的。
Handle hUserActivity = OpenEvent( EVENT_ALL_ACCESS ,
FALSE,
L'PowerManager/ActivityTimer/UserActivity');
SetEvent( hUserActivity );

背光控制的方法三，對用戶來講是獨立于電源管理器的，也就是說無論用戶是否通過控制面板使能了系統(tǒng)電源超時切換功能，都可以通過此方法單獨控制系統(tǒng)背景光。

5、電源管理實例——系統(tǒng)屏保

上述三種方法能實現(xiàn)對系統(tǒng)背光的靈活控制，當系統(tǒng)關(guān)閉背光時，EM9283會將背光控制引腳LCD_BKLIGHT置低，控制外部電路關(guān)閉背光，但實際上這時候EM9283的顯示信號仍在輸出，如果EM9283外接的是VGA顯示或其它獨立背光的顯示設(shè)備，就會看到顯示界面，而我們所期望的是系統(tǒng)空閑一段時間后，LCD屏的背光和顯示都關(guān)閉，即通常說的屏保。

以VGA顯示器為例，當沒有檢測到輸入信號時，顯示器會自動關(guān)閉背光并進入低功耗模式，此時EM9283控制LCD_BKLIGHT是不行的，而需要將輸出的顯示信號關(guān)閉，我們同樣可以利用WinCE的電源管理器來實現(xiàn)屏保功能。比如讓系統(tǒng)空閑10分鐘后屏保的設(shè)置如下：

設(shè)備系統(tǒng)10分鐘后關(guān)閉顯示器

系統(tǒng)空閑10分鐘后會關(guān)閉背光和顯示輸出，控制原理已經(jīng)在第1節(jié)中進行了描述，同時需要注意對系統(tǒng)事件'PowerManager/ReloadActivityTimeouts'進行合適的設(shè)置，屏保功能才會正常啟用。

6、結(jié)束語

本文主要從應(yīng)用的角度出發(fā)，結(jié)合英創(chuàng)工控主板EM9283，介紹了WinCE系統(tǒng)電源管理的實現(xiàn)過程。從背光的電源管理可以看到，有多種方法對系統(tǒng)設(shè)備的電源進行控制管理，但應(yīng)該注意，盡量避免使用不同的方法同時管理一個設(shè)備的電源，以免造成用戶甚至應(yīng)用程序開發(fā)者本身的混亂。

本文中涉及到的API函數(shù)、事件、注冊表等，用戶可以參考微軟的MSDN，對Windows CE電源管理更全面、更權(quán)威的描述，也請參考MSDN。對于文中使用的程序片段，感興趣的用戶可以聯(lián)系英創(chuàng)索要完整的測試代碼。