Windows CE 电源管理

爱被打了一巴掌 2022-09-18 10:47 172阅读 0赞

本文译自 Douglas Boling 的 《Programming Microsoft Windows CE.NET 3rd Ed》原文版权归原作者所有，译文版权归个人所有。Windows CE电源管理是一个不好定性的问题，因为微软只定义了电源管理的框架，而OEM厂商往往打破了这个框架，所以该文的内容仅限于微软定义的电源管理框架，其中和实际设备情况存在差异。读者如果想正确实现电源管理相关的应用程序，最好还要仔细查阅MSDN及咨询对应的OEM厂商。本人从事过Smartphone，PocketPC设备生产及开发，因此在文中加入了一些个人的见解（见译者注），本文以意译为主，可能在个别句词上与原文存在差异，想看原文的读者，请直接购买原版，禁止将本文以任何形势用于商业用途。该文只是本人翻译的一小部分，很犹豫是否应该发表其他部分，希望大家提出看法。

**电源管理**

Windows CE是典型的使用电池供电的系统。这使得正确操作系统十分关键，应用程序大多数时间都不需要关注 Windows CE 设备的电源损耗，但是在某些时候，你可能要注意这些损耗。

当用户关闭了一个使用电池的 Windows CE 设备，电源系统不会关闭PC电源，事实上，只是系统被挂起（ *译者注：这里就像有些PocketPC把关闭电源放在拔SIM卡的位置，拔出SIM卡才真正关闭电源。但是，目前包括Smartphone在内，因为硬件设备，比如CPU无法进入低功耗，所以为了省电，需要做到关闭应用处理器及大部分设备供电，然后需要唤醒时，再通过定时器或无线模块唤醒。所以不关闭电源的情况不是绝对的。*）当用户打开设备电源，设备不会像PC一样重新启动，而是被唤醒，返回到与系统挂起前一样的状态。这样导致一个应用程序在唤醒后会像挂起前一样运行。事实上，应用程序根本不知道它被挂起，除非它明确地请求当系统挂起时通知它。从应用程序的角度看，电源管理有三种方式，查询电源状态，改变电源状态，和防止电源状态改变。

**查询电源状态**

要查询系统当前的电源状态，你必须调用

DWORD GetSystemPowerStatusEx2 (PSYSTEM\_POWER\_STATUS\_EX2 pSystemPowerStatusEx2, DWORD dwLen, BOOL fUpdate);

函数带了三个参数：一个指向 SYSTEM\_POWER\_ STATUS\_EX2 结构的指针，结构的长度，和一个布尔值，表示告诉操作系统是否应该查询电池驱动来得到最后的信息或者直接返回电池缓存中的信息。系统大约每5秒查询一次电池状态，因此，如果第三个差数是FALSE，得到的数据不会太旧。结构SYSTEM\_POWER\_STATUS\_EX2被定义为

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;

在我描述的这个巨大的结构之前，我必须告诫你，这个结构返回的数据精确程度和电池驱动一样。同样的结构被传给电池驱动来查询它的状态。 Windows CE不验证电池驱动返回的数据。这个函数返回来的数据依赖于电池驱动，因此不同的系统有不同的变化。举个例子，许多系统在使用AC电源时不报告精确的电源级数；另一些系统则相反。应用程序使用 GetSystemPowerStatusEx2 来自动预防和检测系统是否可能运行应用程序。

第一个区域，ACLineStatus，包含一个标志，表示系统是否连接到AC 电源。如果值是AC\_LINE\_OFFLINE，表示系统没有使用AC 电源；AC\_LINE\_ONLINE，表示系统使用了AC 电源；AC\_LINE\_BACKUP\_POWER和AC\_LINE\_UNKNOWN，表示备用电源和未知电源。BatteryFlag区域，提供了一个总的标识，表示当前系统的电池状态，可以有以下值：

**BATTERY\_FLAG\_HIGH**

电池被充满或接近充满。

**BATTERY\_FLAG\_LOW**

电池还有一点剩余。

**BATTERY\_FLAG\_CRITICAL**

电池电量处在一个临界状态。

**BATTERY\_FLAG\_CHARGING**

电池当前正在充电。

**BATTERY\_FLAG\_NO\_BATTERY**

系统无电池

**BATTERY\_FLAG\_UNKNOWN**

电池状态未知

BatteryLifePercent 区域包含估计的电池电量能够维持的百分比。数值可能是0到100之间的一个，或用255表示百分比未知。BatteryLifeTime区域表示电池耗尽之前可以维持的秒数。如果该值不能估计，区域填入BATTERY\_LIFE\_UNKNOWN。BatteryFullLifeTime区域包含完全充满电池需要的时间。如果该值不能估计，填入BATTERY\_LIFE\_UNKNOWN。注意，在许多系统中，这些值可能难以测量。大多数OEM 厂商简单地在每个区域内填入BATTERY\_LIFE\_UNKNOWN。

接下来的第四个区域（不计算保留区域）重复了前面的表述，只不过是对系统备份电池来说。因为这些值大多数难以测量，许多系统简单地返回“unknown”给这些区域。

剩下的区域描述了电池和备用电池的电力状态，因为许多系统缺少测量这些值的能力，这些区域也被简单地默认为 “unknown”。最后一个区域，BatteryChemistry，包含一个标志，表示系统中电池的类型。当前已定义的值包括

·          BATTERY\_CHEMISTRY\_ALKALINE

·          BATTERY\_CHEMISTRY\_NICD

·          BATTERY\_CHEMISTRY\_NIMH

·          BATTERY\_CHEMISTRY\_LION

·          BATTERY\_CHEMISTRY\_LIPOLY

·          BATTERY\_CHEMISTRY\_UNKNOWN

**改变电源状态**

应用程序能通过一系列的方式改变系统的电源状态。在基于 Windows CE.NET系统的较新系统中，首选的方式是使用电源管理程序，在之后的章节将会讨论。可是无论如何，还有大量的基于早期Windows CE版本的系统以及Windows CE.NET不包含电源管理程序版本。对这些系统来说，下面的技术会很方便。

**关闭电源**

应用程序可以通过调用一个少有资料的 GwesPowerOffSystem函数挂起系统。这个函数可以在大多数版本Windows CE中使用，但是最近才被公开。事实上，大多数SDK没有包含这个函数的原型，你可能要提供原型。这个函数定义为

void GwesPowerOffSystem(void);

GwesPowerOffSystem 的使用很简单：简单调用，系统就会挂起。

如果你想避免使用很少资料的函数，你可以通过简单地模拟用户按关闭按钮来关闭系统。你可以通过使用keybd\_event函数很容易地允许你的应用程序挂起系统，如下：

keybd\_event (VK\_OFF, 0, KEYEVENTF\_SILENT, 0);

keybd\_event (VK\_OFF, 0, KEYEVENTF\_SILENT │ KEYEVENTF\_KEYUP, 0);

这两个 keybd\_event调用模拟了按和释放电源按钮，电源按钮的虚拟键值是 VK\_OFF 。执行前面的两行代码将挂起系统。因为虚拟键代码在执行时会由GWES表现，两个函数可能在系统挂起前有一些状态的表现（ *译者注：屏幕上会有关闭对话框之类的图像，和真实按下按钮的画面一样*）。如果你的程序无法在keybd\_event函数之前停止工作，添加一个Sleep调用来使应用程序暂停一些毫秒来让GWES真实地挂起系统。

**关闭屏幕**

如果系统有有色背光显示，主要的电源消耗不是 CPU而是背光。在一些环境下，一个应用程序需要运行却不需要显示在屏幕上。一个例子是音乐播放器应用程序，当用户听音乐的时候，不关注屏幕。在这些情形下，有能力关闭背光将意味着提高电池寿命。

当然，当用户想看屏幕时，任何关闭背光应用程序的需要一个简单的用户友好的方式来重新打开屏幕。同样，记得用户典型的想法是屏幕变黑时会认为被关闭了，因此要考虑这点。举个例子，一个用户可能在系统已经运行时试图打开系统电源，并且这样做了，却很意外地发现，设备电源被关闭了。同样，当系统在这种情况下关闭显示，它同时也关闭了触摸屏。这意味着你不能告诉用户敲击屏幕来打开。而是，你需要使用一些其他的事件，比如设置时间，任务完成，或用户按了一个按钮。最后，这里讨论的方式对大多数基于 Windows CE 3.0或更新的版本比较有用，并且被Windows CE .NET 4.0中的电源管理程序所替代。对于较新的系统，先看看是否电源管理程序可用，然后通过它来控制屏幕。如果失败了，ExtEscape方式也许能行。

在Windows CE中，显示的控制是通过ExtEscape函数。这是一个显示和打印机驱动的后门。Windows CE显示驱动支持许多设备转义代码（escape codes ），这些被公布在Platform Builder中。对于我们的目的来说，只有两个转义代码被用到： SETPOWERMANAGEMENT来设置显示的电源状态和QUERYESCSUPPORT来查询是否SETPOWERMANAGEMENT被驱动支持。下面的例子打开或关闭系统显示通过显示驱动，并且支持完全的转义代码：

// 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;

}

前面的代码通过调用 ExtEscape和QUERYESCSUPPORT命令来查询是否支持转移代码。被查询的命令首先交给输入缓冲，如果SETPOWERMANAGEMENT命令被支持，程序就填充VIDEO\_POWER\_MANAGEMENT结构并再次调用ExtEscape设置电源状态。

虽然这些转义代码允许应用程序打开或关闭显示，Windows CE没有一个统一的方式来控制背光的亮度。每个系统都有它自己的OEM特有方式来控制背光亮度。如果将来有一种标准的背光亮度控制方式，它将很可能放在ExtEscape函数中。

**打开系统电源**

当系统被挂起，应用程序将不再运行，因此当系统唤醒时，应用程序看起来没有被控制。然而，有一些方式来唤醒一个挂起的设备。首先，一个应用程序通过给定一个时间，并使用 11章提到的消息API（Notification API）做系统被唤醒的计划。在一般情况下，OEM厂商会分配一些中断条件，以便管理系统电源打开，或唤醒。这种方式的一个例子是一个系统当防止了一个同步架（synchronization cradle）时被唤醒。

**防止系统关闭电源**

相反的情况，防止系统挂起也是一个问题。 Windows CE系统通常被设置为当一段时间没有用户输入就自动挂起。要防止自动挂起，一个应用程序可以周期性地调用一下函数：

void WINAPI SystemIdleTimerReset (void);

这个函数重设 Windows CE用来监视用户输入的定时器。如果定时器到达预先的没有用户输入的间隔，系统会自动挂起。因为挂起超时值可以被改变，一个应用程序需要知道超时值，这样就要多一点调用SystemIdleTimerReset。系统维护三个超时值，这些都能够使用SystemParametersInfo来查询。传递给SystemParametersInfo的常量的不同表现，显示如下：

**SPI\_GETBATTERYIDLETIMEOUT**

当系统运行在电池电源状态下，离用户最后输入的时间

**SPI\_GETEXTERNALIDLETIMEOUT**

当系统运行在AC电源状态下，离用户最后输入的时间

**SPI\_GETWAKEUPIDLETIMEOUT**

在系统再次挂起时离系统被自动唤醒的时间

要防止电源被自动挂起，你需要查询这三个值，并在最短时间内返回之前调用SystemIdleTimerReset。如果超时值被设置为0，表示超时值被禁止。

**电源管理程序**

一个新的，独立的电源管理组件在 Windows CE .NET 4.0中被引入了。这个电源管理程序替代了许多GWES以前完成的函数。电源管理程序定义了一系列的电源状态，如D0，D1，D2，和D3。这些看起来神秘的名字被对应于一些友好的系统级别名称。

对嵌入式系统来说， OEM厂商定义了系统的电源状态。例如，电源状态可能是打开（On），空闲（Idle）和挂起（Suspend）。其他电源状态也被定义了，像ScreenOff, InCradle, 和 OnBattery。

从应用程序的观点看，新的电源管理程序提供了通知电源状态改变的能力以及通过一系列的函数统一改变电源状态的能力。

系统的电源状态被定义在注册表中， SDK定义了PWRMGR\_REG\_KEY，以致你不得不知道注册表的字符串，但是当常量没定义的时间，电源管理程序注册数据被保留在HKEY\_LOCAL\_MACHINE/System/CurrentControlSet/Control/Power。电源状态被定义作为子键，位于Key *State*。

**电源通知**

电源管理程序一个十分受欢迎的特点是，可以在系统电源状态改变时通知应用程序。这可以让应用程序从手动检测电源状态中解脱出来。一个应用程序可以通过调用 RequestPowerNotifications请求电源管理程序当电源状态改变的时候发送一个通知给应用程序。电源管理程序会通过一个由应用程序前面建立的消息队列发送通知。

RequestPowerNotifications 原型如下。

HANDLE RequestPowerNotifications (HANDLE hMsgQ, DWORD Flags);

第一个参数是一个应用程序在之前建立的消息队列的句柄。第二个参数是一系列参数，表示应用程序想接收的通知。

**PBT\_TRANSITION**

接受系统电源状态改变的通知。例如，当系统从On到Suspend。

**PBT\_RESUME**

当系统resume的时候接收通知。

**PBT\_POWERSTATUSCHANGE**

当系统在AC和电池之间切换的时候接收通知。

**PBT\_POWERINFOCHANGE**

当系统电池级数变化时接收通知。

**POWER\_NOTIFY\_ALL**

接收所有的通知。

RequestPowerNotifications 函数返回一个电源通知的句柄，失败返回NULL。消息队列建立的时候必须使应用程序有读权限，因为应用程序将从消息队列中读取电源通知。

要接收通知，应用程序必须使用WaitForSingleObject来阻塞消息句柄。像第10章所讨论的，当通知被放在队列中时，句柄将被signaled。实际的通知将由结构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;

第一个要注意的是，这个结构长度是可变的。最后一个字段， SystemPowerState ，是被定义为WCHARs类型，但是可以填上非字符串数据。第一个字段是通知自己的标识，这个字段可以填前面 PBT\_标志列表之一。Flags区可以包括以下标志，依赖于被接收的通知：

POWER\_STATE\_ON

系统处于 on状态。

POWER\_STATE\_OFF

系统处于off状态。

POWER\_STATE\_CRITICAL

系统进入了一个临界off状态。

POWER\_STATE\_BOOT

系统正在启动。

POWER\_STATE\_IDLE

系统进入idle状态。

POWER\_STATE\_SUSPEND

系统被挂起。

POWER\_STATE\_RESET

系统被复位。

最后两个字段是相互关联的。Length字段是SystemPowerState字段数据的长度。SystemPowerState中包含的数据依赖于被发送的通知。对于PBT\_TRANSITION通知来说，SystemPowerState字段包含一个新电源状态的标识字符串。这个字符串是以非0结尾的。为了结束字符串，使用Length字段来指出字符串的长度。注意，Length字段是以字节为单位的，当字符是双字节的Uncode字符时，需要获得字符串字符的长度，就需要用Length字段去除TCHAR的size。

对于PBT\_POWERINFOCHANGE通知来说，SystemPowerState字段包含一个PPOWER\_BROADCAST\_POWER\_INFO结构：

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，这里有一些字段的名字和函数十分相似于前面讨论的 SYSTEM\_POWER\_STATUS\_EX2 结构。

**设置电源状态**

电源管理程序提供的函数也允许应用程序来控制电源状态。有两个方式来控制电源。第一个方式是应用程序给定一个电源设定。第二个方式是应用程序请求电源状态不要低于给定的级别。

一个应用程序通过调用函数 SetSystemPowerState可以请求特定的电源状态。这个函数原型如下。

DWORD SetSystemPowerState (LPCWSTR psState, DWORD StateFlags,

DWORD Options);

电源状态可以被请求通过指定前两个参数。如果第一个参数是非零值，它指向一个字符串标识被请求的状态。这个字符串必须和注册表中列出的电源状态之一相匹配。

如果psState 为 NULL，第二个参数StateFlags，定义了请求的电源状态。这个参数是从POWER\_STATE\_ON直到POWER\_STATE\_RESET状态其中之一，这些在前面提到的POWER\_BROADCAST结构有描述。

比较特别的是POWER\_STATE\_RESET标志。这个标志请求系统重起，使用SetSystemPowerState的方法重起比通过直接使用IOCTL\_HAL\_REBOOT命令来调用KernelIoControl的方法更好。调用 SetSystemPowerState 会让系统在重起设备之前任何还在缓冲中的数据保存到文件系统。

调用SetSystemPowerState是一个直接改变电源状态的方法。更巧妙的方法是通过调用SetPowerRequirement来请求系统维持应用程序所需最低限度的电源状态。SetSystemPowerState是假定应用程序知道所需状态，而调用SetPowerRequirement是允许系统对电源设定做优化以满足应用程序的需要。一个使用SetPowerRequirement会比较方便的例子是，一个使用串口的应用程序需要串口在进行通信时保持住电源状态。SetPowerRequirement被定义如下。

HANDLE SetPowerRequirement (PVOID pvDevice,

CEDEVICE\_POWER\_STATE DeviceState,

ULONG DeviceFlags, PVOID pvSystemState,

ULONG StateFlags);

第一个参数指定了应用程序需要维护电源状态的设备。 DeviceState参数定义了设备的电源状态。 CEDEVICE\_POWER\_STATE 指定了状态范围是从D0（意味着设备是处于最大功耗状态）到D4（表示设备被关闭）（ *译者注：其实D0到D4的状态的具体表现，完全是由OEM厂商可自定义的，对应用程序开发者来说，比如是在D1关LCD背光还是在D2，都是不确定的，微软只给出标准定义，而不是实际定义*）。DeviceFlags参数由两个标志合并而成：POWER\_NAME，表示设备名有效；POWER\_FORCE，表示设备应当维持当前状态甚至当系统挂起时。如果pvSystemState不为NULL，它表示只有对于在pvSystemState中已命名的电源请求才是有效的。设备可能无法更改请求的状态。

应用程序应当注销通过调用ReleasePowerRequirement来注销请求，原型如下。

DWORD ReleasePowerRequirement (HANDLE hPowerReq);

这里唯一的参数是从 SetPowerRequirement里返回的句柄。

在下一章，我将就Windows CE流设备驱动和服务，继续探讨有关系统的问题。尽管大多数应用程序开发者可能不需要写一些设备驱动或服务，但是知道它们是如何和程序一起工作对我们也是有启发的。让我们一起来看一看吧。