隨著各種便攜嵌入式設(shè)備性能的日益提高，功能日益豐富，其電源緊張的問題也日益突出，國內(nèi)新推出的某些具有pda等多種功能的智能電話在密集使用下只能維持半天，多數(shù)攝像機和數(shù)碼相機在一次充電后都只有一個小時左右的累積工作時間。linux作為一個開放源代碼的操作系統(tǒng)，擁有非常豐富的軟件資源和平臺支持，這使得嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的周期大大縮短，越來越多的商用和通用嵌入式系統(tǒng)都采用linux作為軟件平臺。因此有必要對linux系統(tǒng)的電源管理機制進行深入研究。

　　linux內(nèi)核電源管理機制分析

　　linux作為一個強大而成熟的操作系統(tǒng)，本身提供了一套從用戶空間到系統(tǒng)空間的，由上而下的軟件電源管理機制。

　　電源管理子系統(tǒng)

　　linux內(nèi)核實現(xiàn)了一個電源管理子系統(tǒng)用于統(tǒng)一管理每個設(shè)備。源代碼pm.h和pm.c中定義和實現(xiàn)了主要的接口函數(shù)。如表1所示。

　　
通過這些接口函數(shù)就可以將自己的硬件設(shè)備納入電源管理子系統(tǒng)使其成為系統(tǒng)電源管理的一部分。這需要在編寫設(shè)備驅(qū)動程序的時候完成下面的工作:

　�。�1）在初始化驅(qū)動時，使用pm_ register對設(shè)備的每個實例（ instance）進行注冊;在清除驅(qū)動時使用pm_unregister來取消設(shè)備的注冊。

　　（2）在對硬件進行操作之前調(diào)用pm_access （這樣會保證設(shè)備已被喚醒并且處于ready狀態(tài)） 。

　�。�3）編寫自己的pm _callback函數(shù)。開發(fā)人員應(yīng)該在設(shè)備或系統(tǒng)進入suspend狀態(tài)時保留設(shè)備和系統(tǒng)的上下文到安全的地方，并在設(shè)備或系統(tǒng)re -sume時恢復(fù)其上下文，使之能夠繼續(xù)運行，編寫pm_callback函數(shù)是驅(qū)動實現(xiàn)設(shè)備電源管理的重點。

　�。�4）當(dāng)設(shè)備不在被使用的時候調(diào)用pm_dev_idle函數(shù)，這個操作是可選的，可以增強設(shè)備idle狀態(tài)的監(jiān)測能力。

　　電源管理設(shè)備

　　將設(shè)備加入到電源管理子系統(tǒng)后，該設(shè)備就已經(jīng)有了處理電源管理請求的能力，但是系統(tǒng)的電源管理行為并不會主動發(fā)生。因此還需要一個電源管理設(shè)備來接受用戶請求，產(chǎn)生電源管理行為。這里所指的設(shè)備并不是一個真實的硬件設(shè)備，而是一個在linux系統(tǒng)空間里接受用戶控制的虛擬設(shè)備，它可以是一個簡單的字符型設(shè)備。有了這個設(shè)備，就可以方便的實現(xiàn)來自于用戶空間的電源管理請求和方案。linux電源管理行為過程如圖1所示。

　　
圖1　linux電源管理行為過程

　　linux的電源管理機制在ipaq上的應(yīng)用

　　ipaq是康柏公司（現(xiàn)在已和惠普公司合并）推出的基于strongarm cpu 的高性能掌上電腦，不僅提供了卓越的個人信息管理工具，還集成了較為強大的多媒體功能和其他娛樂功能。linux 2.4的內(nèi)核已經(jīng)被成功的移植到上面，基于linux系統(tǒng)眾多的應(yīng)用軟件也已經(jīng)或正在被移植。

　　ipaq硬件耗電量分析

　　要實現(xiàn)對ipaq 耗電量的有效調(diào)節(jié)，就必須清楚各個硬件耗電量，從而確定出需要管理和調(diào)節(jié)的對象。ipaq上的各種硬件的耗電量比例如圖2所示。

　　
圖2　ipaq上的各種硬件的耗電量比例

　　可見，frontlight、lcd、sdram、audio、cpu等是主要的耗電設(shè)備，應(yīng)該盡可能的減少這些設(shè)備的工作時間和強度，以減少耗電量，其關(guān)鍵步驟如下:首先，開啟sdram的自動節(jié)能模式。ipaq所使用的sa -1110支持sdram的自動節(jié)能模式;在這種模式中，當(dāng)內(nèi)存不被使用時， cpu 將關(guān)閉輸入到內(nèi)存的時鐘信號，內(nèi)存停止工作;這樣將減少大約190mw的功率。

　　接著，調(diào)節(jié)顯示驅(qū)動�？梢赃x擇（ 1）在必要的時候關(guān)閉背光; （ 2）降低lcd的刷新率。lcd在正常情況下刷新率是60hz，通過調(diào)節(jié)lcd 定時器可以調(diào)節(jié)lcd的刷新率使其低于60hz。降低lcd刷新率后，可以減少sdram，總線的使用和減少功耗; （3）在不使用屏幕的時候關(guān)閉lcd控制器。

　　隨后，降低時鐘頻率。sa - 1110的時鐘頻率可以在57. 3mhz到214. 8mhz之間動態(tài)調(diào)節(jié)。降低cpu時鐘頻率可以減少cpu本身的功耗，同時也能減少時鐘由cpu提供的其他硬件的功耗。例如: sa- 1110工作在最低頻率時可比工作在最高頻率時減少100mw到200mw的功耗。

　　最后，關(guān)閉音頻芯片。在不使用聲音的時候，盡量關(guān)閉音頻芯片，并保持cpu 到音頻芯片的低輸入。

通過linux電源管理機制及上層應(yīng)用實現(xiàn)對ip