嵌入式系统/ARM技术中的便携嵌入式设备电源管理解决方案

前言 　　随着各种便携嵌入式设备性能的日益提高，功能日益丰富，其电源紧张的问题也日益突出，国内新推出的某些具有PDA等多种功能的智能电话在密集使用下只能维持半天，多数摄像机和数码相机在一次充电后都只有一个小时左右的累积工作时间。Linux作为一个开放源代码的操作系统，拥有非常丰富的软件资源和平台支持，这使得嵌入式系统开发的周期大大缩短，越来越多的商用和通用嵌入式系统都采用Linux作为软件平台。因此有必要对Linux系统的电源管理机制进行深入研究。 　　Linux内核电源管理机制分析 　　Linux作为一个强大而成熟的操作系统，本身提供了一套从用户空间到系统空间的，由上而下的软件电 嵌入式系统与ARM技术在当今的便携式设备中占据着重要的地位，尤其是在电源管理方面，这是一个至关重要的议题。随着设备性能的提升和功能的多样化，设备的电源使用效率成为了设计者关注的焦点。例如，一些新型智能电话在高强度使用下电池续航仅能维持半天，而大多数摄像机和数码相机的连续工作时间也不过一个小时左右。这种情况下，Linux操作系统因其开源特性和丰富的软件支持，被广泛应用于嵌入式系统，缩短了开发周期。 Linux内核的电源管理机制是一个自顶向下、从用户空间到系统空间的综合管理体系。其中，电源管理子系统扮演着核心角色，它负责统一管理每一个设备。在源代码中，pm.h和pm.c定义了主要的接口函数，包括设备的注册、注销、访问控制以及回调函数的编写。设备驱动程序开发者需要在初始化驱动时注册设备，在清理时取消注册，操作前调用pm_access确保设备处于准备状态，并实现pm_callback函数以保存和恢复设备的上下文。此外，pm_dev_idle函数则允许在设备空闲时进一步优化电源使用。 电源管理设备是连接用户空间和系统空间的桥梁，它作为一个虚拟设备接收用户的电源管理请求，触发实际的电源管理行为。这一机制使得用户可以通过简单的方式控制设备的电源状态，如休眠和唤醒。 以iPAQ为例，这是一种基于StrongARM CPU的高性能掌上电脑，Linux 2.4内核已经成功移植并有大量应用软件与其兼容。在iPAQ的电源管理中，关键在于识别主要耗电组件，如Frontlight、LCD、SDRAM、Audio和CPU。为了降低能耗，可以启用SDRAM的自动节能模式，关闭不必要的背光，降低LCD刷新率，甚至在不使用时关闭LCD控制器。同时，调整CPU时钟频率也是节能的有效手段，SA-1110处理器支持这样的频率调节，从而降低功耗。 嵌入式系统尤其是使用ARM架构的设备，其电源管理解决方案是通过Linux内核的电源管理机制实现的。通过优化设备驱动、控制硬件组件的活动状态以及调整系统参数，可以显著提高设备的电池寿命，满足便携式设备对长时间运行的需求。随着技术的进步，电源管理将继续演进，为未来的便携式设备带来更高效、更智能的能源利用方式。