Windows CE 電源管理介紹

電源管理

Windows CE是典型的使用電池供電的系統(tǒng)。這使得正確操作系統(tǒng)十分關鍵，應用程序大多數時間都不需要關注Windows CE 設備的電源損耗，但是在某些時候，你可能要注意這些損耗。

當用戶關閉了一個使用電池的Windows CE 設備，電源系統(tǒng)不會關閉PC電源，事實上，只是系統(tǒng)被掛起（譯者注：這里就像有些PocketPC把關閉電源放在拔SIM卡的位置，拔出SIM卡才真正關閉電源。但是，目前包括Smartphone在內，因為硬件設備，比如CPU無法進入低功耗，所以為了省電，需要做到關閉應用處理器及大部分設備供電，然后需要喚醒時，再通過定時器或無線模塊喚醒。所以不關閉電源的情況不是絕對的。）當用戶打開設備電源，設備不會像PC一樣重新啟動，而是被喚醒，返回到與系統(tǒng)掛起前一樣的狀態(tài)。這樣導致一個應用程序在喚醒后會像掛起前一樣運行。事實上，應用程序根本不知道它被掛起，除非它明確地請求當系統(tǒng)掛起時通知它。從應用程序的角度看，電源管理有三種方式，查詢電源狀態(tài)，改變電源狀態(tài)，和防止電源狀態(tài)改變。

查詢電源狀態(tài)

要查詢系統(tǒng)當前的電源狀態(tài)，你必須調用

DWORD GetSystemPowerStatusEx2 (PSYSTEM_POWER_STATUS_EX2 pSystemPowerStatusEx2, DWORD dwLen, BOOL fUpdate);

函數帶了三個參數：一個指向SYSTEM_POWER_ STATUS_EX2結構的指針，結構的長度，和一個布爾值，表示告訴操作系統(tǒng)是否應該查詢電池驅動來得到最后的信息或者直接返回電池緩存中的信息。系統(tǒng)大約每5秒查詢一次電池狀態(tài)，因此，如果第三個差數是FALSE，得到的數據不會太舊。結構SYSTEM_POWER_STATUS_EX2被定義為

typedef struct _SYSTEM_POWER_STATUS_EX2 {

BYTE ACLineStatus;

BYTE BatteryFlag;

BYTE BatteryLifePercent;

BYTE Reserved1;

DWORD BatteryLifeTime;

DWORD BatteryFullLifeTime;

BYTE Reserved2;

BYTE BackupBatteryFlag;

BYTE BackupBatteryLifePercent;

BYTE Reserved3;

DWORD BackupBatteryLifeTime;

DWORD BackupBatteryFullLifeTime;

WORD BatteryVoltage;

DWORD BatteryCurrent;

DWORD BatteryAverageCurrent;

DWORD BatteryAverageInterval;

DWORD BatterymAHourConsumed;

DWORD BatteryTemperature;

DWORD BackupBatteryVoltage;

BYTE BatteryChemistry;

} SYSTEM_POWER_STATUS_EX2;

在我描述的這個巨大的結構之前，我必須告誡你，這個結構返回的數據精確程度和電池驅動一樣。同樣的結構被傳給電池驅動來查詢它的狀態(tài)。Windows CE不驗證電池驅動返回的數據。這個函數返回來的數據依賴于電池驅動，因此不同的系統(tǒng)有不同的變化。舉個例子，許多系統(tǒng)在使用AC電源時不報告精確的電源級數；另一些系統(tǒng)則相反。應用程序使用GetSystemPowerStatusEx2來自動預防和檢測系統(tǒng)是否可能運行應用程序。

第一個區(qū)域，ACLineStatus，包含一個標志，表示系統(tǒng)是否連接到AC 電源。如果值是AC_LINE_OFFLINE，表示系統(tǒng)沒有使用AC 電源；AC_LINE_ONLINE，表示系統(tǒng)使用了AC 電源；AC_LINE_BACKUP_POWER和AC_LINE_UNKNOWN，表示備用電源和未知電源。BatteryFlag區(qū)域，提供了一個總的標識，表示當前系統(tǒng)的電池狀態(tài)，可以有以下值：

BATTERY_FLAG_HIGH

電池被充滿或接近充滿。

BATTERY_FLAG_LOW

電池還有一點剩余。

BATTERY_FLAG_CRITICAL

電池電量處在一個臨界狀態(tài)。

BATTERY_FLAG_CHARGING

電池當前正在充電。

BATTERY_FLAG_NO_BATTERY

系統(tǒng)無電池

BATTERY_FLAG_UNKNOWN

電池狀態(tài)未知

BatteryLifePercent區(qū)域包含估計的電池電量能夠維持的百分比。數值可能是0到100之間的一個，或用255表示百分比未知。BatteryLifeTime區(qū)域表示電池耗盡之前可以維持的秒數。如果該值不能估計，區(qū)域填入BATTERY_LIFE_UNKNOWN。BatteryFullLifeTime區(qū)域包含完全充滿電池需要的時間。如果該值不能估計，填入BATTERY_LIFE_UNKNOWN。注意，在許多系統(tǒng)中，這些值可能難以測量。大多數OEM 廠商簡單地在每個區(qū)域內填入BATTERY_LIFE_UNKNOWN。

接下來的第四個區(qū)域（不計算保留區(qū)域）重復了前面的表述，只不過是對系統(tǒng)備份電池來說。因為這些值大多數難以測量，許多系統(tǒng)簡單地返回“unknown”給這些區(qū)域。

剩下的區(qū)域描述了電池和備用電池的電力狀態(tài)，因為許多系統(tǒng)缺少測量這些值的能力，這些區(qū)域也被簡單地默認為“unknown”。最后一個區(qū)域，BatteryChemistry，包含一個標志，表示系統(tǒng)中電池的類型。當前已定義的值包括

· BATTERY_CHEMISTRY_ALKALINE

· BATTERY_CHEMISTRY_NICD

· BATTERY_CHEMISTRY_NIMH

· BATTERY_CHEMISTRY_LION

· BATTERY_CHEMISTRY_LIPOLY

· BATTERY_CHEMISTRY_UNKNOWN

改變電源狀態(tài)

應用程序能通過一系列的方式改變系統(tǒng)的電源狀態(tài)。在基于Windows CE.NET系統(tǒng)的較新系統(tǒng)中，首選的方式是使用電源管理程序，在之后的章節(jié)將會討論?？墒菬o論如何，還有大量的基于早期Windows CE版本的系統(tǒng)以及Windows CE.NET不包含電源管理程序版本。對這些系統(tǒng)來說，下面的技術會很方便。

關閉電源

應用程序可以通過調用一個少有資料的GwesPowerOffSystem函數掛起系統(tǒng)。這個函數可以在大多數版本Windows CE中使用，但是最近才被公開。事實上，大多數SDK沒有包含這個函數的原型，你可能要提供原型。這個函數定義為

void GwesPowerOffSystem(void);

GwesPowerOffSystem的使用很簡單：簡單調用，系統(tǒng)就會掛起。

如果你想避免使用很少資料的函數，你可以通過簡單地模擬用戶按關閉按鈕來關閉系統(tǒng)。你可以通過使用keybd_event函數很容易地允許你的應用程序掛起系統(tǒng)，如下：

keybd_event (VK_OFF, 0, KEYEVENTF_SILENT, 0);

keybd_event (VK_OFF, 0, KEYEVENTF_SILENT │ KEYEVENTF_KEYUP, 0);

這兩個keybd_event調用模擬了按和釋放電源按鈕，電源按鈕的虛擬鍵值是VK_OFF。執(zhí)行前面的兩行代碼將掛起系統(tǒng)。因為虛擬鍵代碼在執(zhí)行時會由GWES表現，兩個函數可能在系統(tǒng)掛起前有一些狀態(tài)的表現（譯者注：屏幕上會有關閉對話框之類的圖像，和真實按下按鈕的畫面一樣）。如果你的程序無法在keybd_event函數之前停止工作，添加一個Sleep調用來使應用程序暫停一些毫秒來讓GWES真實地掛起系統(tǒng)。

關閉屏幕

如果系統(tǒng)有有色背光顯示，主要的電源消耗不是CPU而是背光。在一些環(huán)境下，一個應用程序需要運行卻不需要顯示在屏幕上。一個例子是音樂播放器應用程序，當用戶聽音樂的時候，不關注屏幕。在這些情形下，有能力關閉背光將意味著提高電池壽命。

當然，當用戶想看屏幕時，任何關閉背光應用程序的需要一個簡單的用戶友好的方式來重新打開屏幕。同樣，記得用戶典型的想法是屏幕變黑時會認為被關閉了，因此要考慮這點。舉個例子，一個用戶可能在系統(tǒng)已經運行時試圖打開系統(tǒng)電源，并且這樣做了，卻很意外地發(fā)現，設備電源被關閉了。同樣，當系統(tǒng)在這種情況下關閉顯示，它同時也關閉了觸摸屏。這意味著你不能告訴用戶敲擊屏幕來打開。而是，你需要使用一些其他的事件，比如設置時間，任務完成，或用戶按了一個按鈕。最后，這里討論的方式對大多數基于Windows CE 3.0或更新的版本比較有用，并且被Windows CE .NET 4.0中的電源管理程序所替代。對于較新的系統(tǒng)，先看看是否電源管理程序可用，然后通過它來控制屏幕。如果失敗了，ExtEscape方式也許能行。

在Windows CE中，顯示的控制是通過Ext­Escape函數。這是一個顯示和打印機驅動的后門。Windows CE顯示驅動支持許多設備轉義代碼（escape codes），這些被公布在Platform Builder中。對于我們的目的來說，只有兩個轉義代碼被用到：SETPOWERMANAGEMENT來設置顯示的電源狀態(tài)和QUERYESCSUPPORT來查詢是否SETPOWERMANAGEMENT被驅動支持。下面的例子打開或關閉系統(tǒng)顯示通過顯示驅動，并且支持完全的轉義代碼：

//


// Defines and structures taken from pwingdi.h in the Platform Builder


//


#define QUERYESCSUPPORT 8


#define SETPOWERMANAGEMENT 6147


#define GETPOWERMANAGEMENT 6148




typedef enum _VIDEO_POWER_STATE {


VideoPowerOn = 1,


VideoPowerStandBy,


VideoPowerSuspend,


VideoPowerOff


} VIDEO_POWER_STATE, *PVIDEO_POWER_STATE;




typedef struct _VIDEO_POWER_MANAGEMENT {


ULONG Length;


ULONG DPMSVersion;


ULONG PowerState;


} VIDEO_POWER_MANAGEMENT, *PVIDEO_POWER_MANAGEMENT;




//----------------------------------------------------------------------


// SetVideoPower - Turns on or off the display


//


int SetVideoPower (BOOL fOn) {


VIDEO_POWER_MANAGEMENT vpm;


int rc, fQueryEsc;


HDC hdc;




// Get the display dc.


hdc = GetDC (NULL);


// See if supported.


fQueryEsc = SETPOWERMANAGEMENT;


rc = ExtEscape (hdc, QUERYESCSUPPORT, sizeof (fQueryEsc),


(LPSTR)fQueryEsc, 0, 0);


if (rc == 0) {


// No support, fail.


ReleaseDC (NULL, hdc);


return -1;


}


// Fill in the power management structure.


vpm.Length = sizeof (vpm);


vpm.DPMSVersion = 1;


if (fOn)


vpm.PowerState = VideoPowerOn;


else


vpm.PowerState = VideoPowerOff;




// Tell the driver to turn on or off the display.


rc = ExtEscape (hdc, SETPOWERMANAGEMENT, sizeof (vpm),


(LPSTR)vpm, 0, 0);




// Always release what you get.


ReleaseDC (NULL, hdc);


return 0;


}


前面的代碼通過調用ExtEscape和QUERYESCSUPPORT命令來查詢是否支持轉移代碼。被查詢的命令首先交給輸入緩沖，如果SETPOWERMANAGEMENT命令被支持，程序就填充VIDEO_POWER_MANAGEMENT結構并再次調用ExtEscape設置電源狀態(tài)。

雖然這些轉義代碼允許應用程序打開或關閉顯示，Windows CE沒有一個統(tǒng)一的方式來控制背光的亮度。每個系統(tǒng)都有它自己的OEM特有方式來控制背光亮度。如果將來有一種標準的背光亮度控制方式，它將很可能放在ExtEscape函數中。

打開系統(tǒng)電源

當系統(tǒng)被掛起，應用程序將不再運行，因此當系統(tǒng)喚醒時，應用程序看起來沒有被控制。然而，有一些方式來喚醒一個掛起的設備。首先，一個應用程序通過給定一個時間，并使用11章提到的消息API（Notification API）做系統(tǒng)被喚醒的計劃。在一般情況下，OEM廠商會分配一些中斷條件，以便管理系統(tǒng)電源打開，或喚醒。這種方式的一個例子是一個系統(tǒng)當防止了一個同步架（synchronization cradle）時被喚醒。

防止系統(tǒng)關閉電源

相反的情況，防止系統(tǒng)掛起也是一個問題。Windows CE系統(tǒng)通常被設置為當一段時間沒有用戶輸入就自動掛起。要防止自動掛起，一個應用程序可以周期性地調用一下函數：

void WINAPI SystemIdleTimerReset (void);

這個函數重設Windows CE用來監(jiān)視用戶輸入的定時器。如果定時器到達預先的沒有用戶輸入的間隔，系統(tǒng)會自動掛起。因為掛起超時值可以被改變，一個應用程序需要知道超時值，這樣就要多一點調用SystemIdleTimerReset。系統(tǒng)維護三個超時值，這些都能夠使用SystemParametersInfo來查詢。傳遞給SystemParametersInfo的常量的不同表現，顯示如下：

SPI_GETBATTERYIDLETIMEOUT

當系統(tǒng)運行在電池電源狀態(tài)下，離用戶最后輸入的時間

SPI_GETEXTERNALIDLETIMEOUT

當系統(tǒng)運行在AC電源狀態(tài)下，離用戶最后輸入的時間

SPI_GETWAKEUPIDLETIMEOUT

在系統(tǒng)再次掛起時離系統(tǒng)被自動喚醒的時間

要防止電源被自動掛起，你需要查詢這三個值，并在最短時間內返回之前調用SystemIdleTimerReset。如果超時值被設置為0，表示超時值被禁止。

電源管理程序

一個新的，獨立的電源管理組件在Windows CE .NET 4.0中被引入了。這個電源管理程序替代了許多GWES以前完成的函數。電源管理程序定義了一系列的電源狀態(tài)，如D0，D1，D2，和D3。這些看起來神秘的名字被對應于一些友好的系統(tǒng)級別名稱。

對嵌入式系統(tǒng)來說，OEM廠商定義了系統(tǒng)的電源狀態(tài)。例如，電源狀態(tài)可能是打開（On），空閑（Idle）和掛起（Suspend）。其他電源狀態(tài)也被定義了，像ScreenOff, InCradle, 和 OnBattery。

從應用程序的觀點看，新的電源管理程序提供了通知電源狀態(tài)改變的能力以及通過一系列的函數統(tǒng)一改變電源狀態(tài)的能力。

系統(tǒng)的電源狀態(tài)被定義在注冊表中，SDK定義了PWRMGR_REG_KEY，以致你不得不知道注冊表的字符串，但是當常量沒定義的時間，電源管理程序注冊數據被保留在HKEY_LOCAL_MACHINESystemCurrentControlSetControlPower。電源狀態(tài)被定義作為子鍵，位于Key State。

電源通知

電源管理程序一個十分受歡迎的特點是，可以在系統(tǒng)電源狀態(tài)改變時通知應用程序。這可以讓應用程序從手動檢測電源狀態(tài)中解脫出來。一個應用程序可以通過調用RequestPowerNotifications請求電源管理程序當電源狀態(tài)改變的時候發(fā)送一個通知給應用程序。電源管理程序會通過一個由應用程序前面建立的消息隊列發(fā)送通知。

RequestPowerNotifications原型如下。

HANDLE RequestPowerNotifications (HANDLE hMsgQ, DWORD Flags);

第一個參數是一個應用程序在之前建立的消息隊列的句柄。第二個參數是一系列參數，表示應用程序想接收的通知。

PBT_TRANSITION

接受系統(tǒng)電源狀態(tài)改變的通知。例如，當系統(tǒng)從On到Suspend。

PBT_RESUME

當系統(tǒng)resume的時候接收通知。

PBT_POWERSTATUSCHANGE

當系統(tǒng)在AC和電池之間切換的時候接收通知。

PBT_POWERINFOCHANGE

當系統(tǒng)電池級數變化時接收通知。

POWER_NOTIFY_ALL

接收所有的通知。


RequestPowerNotifications函數返回一個電源通知的句柄，失敗返回NULL。消息隊列建立的時候必須使應用程序有讀權限，因為應用程序將從消息隊列中讀取電源通知。

要接收通知，應用程序必須使用WaitForSingleObject來阻塞消息句柄。像第10章所討論的，當通知被放在隊列中時，句柄將被signaled。實際的通知將由結構POWER_BROADCAST表中被接收到。

typedef struct _POWER_BROADCAST {

DWORD Message;

DWORD Flags;

DWORD Length;

WCHAR SystemPowerState[1];

} POWER_BROADCAST, *PPOWER_BROADCAST;





第一個要注意的是，這個結構長度是可變的。最后一個字段，SystemPowerState，是被定義為WCHARs類型，但是可以填上非字符串數據。第一個字段是通知自己的標識，這個字段可以填前面PBT_標志列表之一。Flags區(qū)可以包括以下標志，依賴于被接收的通知：

POWER_STATE_ON

系統(tǒng)處于on狀態(tài)。

POWER_STATE_OFF

系統(tǒng)處于off狀態(tài)。

POWER_STATE_CRITICAL

系統(tǒng)進入了一個臨界off狀態(tài)。

POWER_STATE_BOOT

系統(tǒng)正在啟動。

POWER_STATE_IDLE

系統(tǒng)進入idle狀態(tài)。

POWER_STATE_SUSPEND

系統(tǒng)被掛起。

POWER_STATE_RESET

系統(tǒng)被復位。

最后兩個字段是相互關聯的。Length字段是SystemPowerState字段數據的長度。SystemPowerState中包含的數據依賴于被發(fā)送的通知。對于PBT_TRANSITION通知來說，SystemPowerState字段包含一個新電源狀態(tài)的標識字符串。這個字符串是以非0結尾的。為了結束字符串，使用Length字段來指出字符串的長度。注意，Length字段是以字節(jié)為單位的，當字符是雙字節(jié)的Uncode字符時，需要獲得字符串字符的長度，就需要用Length字段去除TCHAR的size。

對于PBT_POWERINFOCHANGE通知來說，SystemPowerState字段包含一個PPOWER_BROADCAST_POWER_INFO結構：

typedef struct _POWER_BROADCAST_POWER_INFO {

DWORD dwNumLevels;

DWORD dwBatteryLifeTime;

DWORD dwBatteryFullLifeTime;

DWORD dwBackupBatteryLifeTime;

DWORD dwBackupBatteryFullLifeTime;

BYTE bACLineStatus;

BYTE bBatteryFlag;

BYTE bBatteryLifePercent;

BYTE bBackupBatteryFlag;

BYTE bBackupBatteryLifePercent;

} POWER_BROADCAST_POWER_INFO, *PPOWER_BROADCAST_POWER_INFO;


注意，這里有一些字段的名字和函數十分相似于前面討論的SYSTEM_POWER_STATUS_EX2結構。


設置電源狀態(tài)

電源管理程序提供的函數也允許應用程序來控制電源狀態(tài)。有兩個方式來控制電源。第一個方式是應用程序給定一個電源設定。第二個方式是應用程序請求電源狀態(tài)不要低于給定的級別。

一個應用程序通過調用函數SetSystemPowerState可以請求特定的電源狀態(tài)。這個函數原型如下。

DWORD SetSystemPowerState (LPCWSTR psState, DWORD StateFlags, DWORD Options);


電源狀態(tài)可以被請求通過指定前兩個參數。如果第一個參數是非零值，它指向一個字符串標識被請求的狀態(tài)。這個字符串必須和注冊表中列出的電源狀態(tài)之一相匹配。

如果psState 為 NULL，第二個參數StateFlags，定義了請求的電源狀態(tài)。這個參數是從POWER_STATE_ON直到POWER_STATE_RESET狀態(tài)其中之一，這些在前面提到的POWER_BROADCAST結構有描述。

比較特別的是POWER_STATE_RESET標志。這個標志請求系統(tǒng)重起，使用SetSystemPowerState的方法重起比通過直接使用IOCTL_HAL_REBOOT命令來調用KernelIoControl的方法更好。調用 SetSystemPowerState 會讓系統(tǒng)在重起設備之前任何還在緩沖中的數據保存到文件系統(tǒng)。

調用SetSystemPowerState是一個直接改變電源狀態(tài)的方法。更巧妙的方法是通過調用SetPowerRequirement來請求系統(tǒng)維持應用程序所需最低限度的電源狀態(tài)。SetSystemPowerState是假定應用程序知道所需狀態(tài)，而調用SetPowerRequirement是允許系統(tǒng)對電源設定做優(yōu)化以滿足應用程序的需要。一個使用SetPowerRequirement會比較方便的例子是，一個使用串口的應用程序需要串口在進行通信時保持住電源狀態(tài)。SetPowerRequirement被定義如下。


HANDLE SetPowerRequirement (PVOID pvDevice,

CEDEVICE_POWER_STATE DeviceState,

ULONG DeviceFlags, PVOID pvSystemState,

ULONG StateFlags);



第一個參數指定了應用程序需要維護電源狀態(tài)的設備。DeviceState參數定義了設備的電源狀態(tài)。CEDEVICE_POWER_STATE指定了狀態(tài)范圍是從D0（意味著設備是處于最大功耗狀態(tài)）到D4（表示設備被關閉）（譯者注：其實D0到D4的狀態(tài)的具體表現，完全是由OEM廠商可自定義的，對應用程序開發(fā)者來說，比如是在D1關LCD背光還是在D2，都是不確定的，微軟只給出標準定義，而不是實際定義）。DeviceFlags參數由兩個標志合并而成：POWER_NAME，表示設備名有效；POWER_FORCE，表示設備應當維持當前狀態(tài)甚至當系統(tǒng)掛起時。如果pvSystemState不為NULL，它表示只有對于在pvSystemState中已命名的電源請求才是有效的。設備可能無法更改請求的狀態(tài)。

應用程序應當注銷通過調用ReleasePowerRequirement來注銷請求，原型如下。


DWORD ReleasePowerRequirement (HANDLE hPowerReq);



這里唯一的參數是從SetPowerRequirement里返回的句柄。

在下一章，我將就Windows CE流設備驅動和服務，繼續(xù)探討有關系統(tǒng)的問題。盡管大多數應用程序開發(fā)者可能不需要寫一些設備驅動或服務，但是知道它們是如何和程序一起工作對我們也是有啟發(fā)的。讓我們一起來看一看吧。