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。這使得正確作業系統十分關鍵，應用程式大多數時間都不需要關注Windows CE 裝置的電源損耗，但是在某些時候，你可能要注意這些損耗。 

        當使用者關閉了一個使用電池的Windows CE 裝置，電源系統不會關閉PC電源，事實上，只是系統被掛起（譯者註：這裡就像有些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，因為硬體裝置，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裝置供電，然後需要喚醒時，再通過定時器或無線模組喚醒。所以不關閉電源的情況不是絕對的。）當使用者開啟裝置電源，裝置不會像PC一樣重新啟動，而是被喚醒，返回到與系統掛起前一樣的狀態。這樣導致一個應用程式在喚醒後會像掛起前一樣運行。事實上，應用程式根本不知道它被掛起，除非它明確地請求當系統掛起時通知它。從應用程式的角度看，電源管理有三種方式，查詢電源狀態，改變電源狀態，和防止電源狀態改變。 

查詢電源狀態 

        要查詢系統當前的電源狀態，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結構的指標，結構的長度，和一個布爾值，表示告訴作業系統是否應該查詢電池驅動來得到最後的資訊或者直接返回電池緩衝中的資訊。系統大約每5秒查詢一次電池狀態，因此，如果第三個差數是FALSE，得到的資料不會太舊。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，這個結構返回的資料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。Windows CE不驗證電池驅動返回的資料。這個函數返回來的資料依賴於電池驅動，因此不同的系統有不同的變化。舉個例子，許多系統在使用AC電源時不報告精確的電源級數；另一些系統則相反。應用程式使用GetSystemPowerStatusEx2來自動預防和檢測系統是否可能運行應用程式。

第一個地區，ACLineStatus，包含一個標誌，表示系統是否串連到AC 電源。如果值是AC_LINE_OFFLINE，表示系統沒有使用AC 電源；AC_LINE_ONLINE，表示系統使用了AC 電源；AC_LINE_BACKUP_POWER和AC_LINE_UNKNOWN，表示備用電源和未知電源。BatteryFlag地區，提供了一個總的標識，表示當前系統的電池狀態，可以有以下值：

BATTERY_FLAG_HIGH

電池被充滿或接近充滿。

BATTERY_FLAG_LOW

電池還有一點剩餘。

BATTERY_FLAG_CRITICAL

電池電量處在一個臨界狀態。

BATTERY_FLAG_CHARGING

電池當前正在充電。

BATTERY_FLAG_NO_BATTERY

系統無電池

BATTERY_FLAG_UNKNOWN

電池狀態未知

BatteryLifePercent地區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地區表示電池耗盡之前可以維持的秒數。如果該值不能估計，地區填入BATTERY_LIFE_UNKNOWN。BatteryFullLifeTime地區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，在許多系統中，這些值可能難以測量。大多數OEM 廠商簡單地在每個地區內填入BATTERY_LIFE_UNKNOWN。

接下來的第四個地區（不計算保留地區）重複了前面的表述，只不過是對系統備份電池來說。因為這些值大多數難以測量，許多系統簡單地返回“unknown”給這些地區。

剩下的地區描述了電池和備用電池的電力狀態，因為許多系統缺少測量這些值的能力，這些地區也被簡單地預設為“unknown”。最後一個地區，BatteryChemistry，包含一個標誌，表示系統中電池的類型。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

       應用程式能通過一系列的方式改變系統的電源狀態。在基於Windows CE.NET系統的較新系統中，首選的方式是使用電源管理程式，在之後的章節將會討論。可是無論如何，還有大量的基於早期Windows CE版本的系統以及Windows CE.NET不包含電源管理程式版本。對這些系統來說，下面的技術會很方便。

關閉電源

        應用程式可以通過調用一個少有資料的GwesPowerOffSystem函數掛起系統。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，你可以通過簡單地類比使用者按關閉按鈕來關閉系統。你可以通過使用keybd_event函數很容易地允許你的應用程式掛起系統，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調用類比了按和釋放電源開關，電源開關的虛擬索引值是VK_OFF。執行前面的兩行代碼將掛起系統。因為虛擬按鍵碼在執行時會由GWES表現，兩個函數可能在系統掛起前有一些狀態的表現（譯者註：螢幕上會有關閉對話方塊之類的映像，和真實按下按鈕的畫面一樣）。如果你的程式無法在keybd_event函數之前停止工作，添加一個Sleep調用來使應用程式暫停一些毫秒來讓GWES真實地掛起系統。

關閉螢幕

如果系統有有色背光顯示，主要的電源消耗不是CPU而是背光。在一些環境下，一個應用程式需要運行卻不需要顯示在螢幕上。一個例子是音樂播放器應用程式，當使用者聽音樂的時候，不關注螢幕。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，當使用者想看螢幕時，任何關閉背光應用程式的需要一個簡單的方便使用的方式來重新開啟螢幕。同樣，記得使用者典型的想法是螢幕變黑時會認為被關閉了，因此要考慮這點。舉個例子，一個使用者可能在系統已經運行時試圖開啟系統電源，並且這樣做了，卻很意外地發現，裝置電源被關閉了。同樣，當系統在這種情況下關閉顯示，它同時也關閉了觸控螢幕。這意味著你不能告訴使用者敲擊螢幕來開啟。而是，你需要使用一些其他的事件，比如設定時間，任務完成，或使用者按了一個按鈕。最後，這裡討論的方式對大多數基於Windows CE 3.0或更新的版本比較有用，並且被Windows CE .NET 4.0中的電源管理程式所替代。對於較新的系統，先看看是否電源管理程式可用，然後通過它來控制螢幕。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。這是一個顯示和印表機驅動的後門。Windows CE顯示驅動支援許多裝置轉義代碼（escape codes），這些被公布在Platform Builder中。對於我們的目的來說，只有兩個轉義代碼被用到：SETPOWERMANAGEMENT來設定顯示的電源狀態和QUERYESCSUPPORT來查詢是否SETPOWERMANAGEMENT被驅動支援。下面的例子開啟或關閉系統顯示通過顯示驅動，並且支援完全的轉義代碼：

//

// 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命令來查詢是否支援轉移代碼。被查詢的命令首先交給輸入緩衝，如果SETPOWERMANAGEMENT命令被支援，程式就填充VIDEO_POWER_MANAGEMENT結構並再次調用ExtEscape設定電源狀態。

雖然這些轉義代碼允許應用程式開啟或關閉顯示，Windows CE沒有一個統一的方式來控制背光的亮度。每個系統都有它自己的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。

開啟系統電源

當系統被掛起，應用程式將不再運行，因此當系統喚醒時，應用程式看起來沒有被控制。然而，有一些方式來喚醒一個掛起的裝置。首先，一個應用程式通過給定一個時間，並使用11章提到的訊息API（Notification API）做系統被喚醒的計劃。在一般情況下，OEM廠商會分配一些中斷條件，以便管理系統電源開啟，或喚醒。這種方式的一個例子是一個系統當防止了一個同步架（synchronization cradle）時被喚醒。

防止系統關閉電源

相反的情況，防止系統掛起也是一個問題。Windows CE系統通常被設定為當一段時間沒有使用者輸入就自動掛起。要防止自動掛起，一個應用程式可以周期性地調用一下函數：

void WINAPI SystemIdleTimerReset (void);

這個函數重設Windows CE用來監視使用者輸入的定時器。如果定時器到達預先的沒有使用者輸入的間隔，系統會自動掛起。因為掛起逾時值可以被改變，一個應用程式需要知道逾時值，這樣就要多一點調用SystemIdleTimerReset。系統維護三個逾時值，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

當系統運行在電池電源狀態下，離使用者最後輸入的時間

SPI_GETEXTERNALIDLETIMEOUT

當系統運行在AC電源狀態下，離使用者最後輸入的時間

SPI_GETWAKEUPIDLETIMEOUT

在系統再次掛起時離系統被自動喚醒的時間

要防止電源被自動掛起，你需要查詢這三個值，並在最短時間內返回之前調用SystemIdleTimerReset。如果逾時值被設定為0，表示逾時值被禁止。

電源管理程式

一個新的，獨立的電源管理組件在Windows CE .NET 4.0中被引入了。這個電源管理程式替代了許多GWES以前完成的函數。電源管理程式定義了一系列的電源狀態，如D0，D1，D2，和D3。這些看起來神秘的名字被對應於一些友好的系統層級名稱。

對嵌入式系統來說，OEM廠商定義了系統的電源狀態。例如，電源狀態可能是開啟（On），空閑（Idle）和掛起（Suspend）。其他電源狀態也被定義了，像ScreenOff, InCradle, 和 OnBattery。

從應用程式的觀點看，新的電源管理程式提供了通知電源狀態改變的能力以及通過一系列的函數統一改變電源狀態的能力。

系統的電源狀態被定義在註冊表中，SDK定義了PWRMGR_REG_KEY，以致你不得不知道註冊表的字串，但是當常量沒定義的時間，電源管理程式註冊資料被保留在HKEY_LOCAL_MACHINESystemCurrentControlSetControlPower。電源狀態被定義作為子鍵，位於Key State。

電源通知

電源管理程式一個十分受歡迎的特點是，可以在系統電源狀態改變時通知應用程式。這可以讓應用程式從手動檢測電源狀態中解脫出來。一個應用程式可以通過調用RequestPowerNotifications請求電源管理程式當電源狀態改變的時候發送一個通知給應用程式。電源管理程式會通過一個由應用程式前面建立的訊息佇列發送通知。

RequestPowerNotifications原型如下。

HANDLE RequestPowerNotifications (HANDLE hMsgQ, DWORD Flags);

第一個參數是一個應用程式在之前建立的訊息佇列的控制代碼。第二個參數是一系列參數，表示應用程式想接收的通知。

PBT_TRANSITION

接受系統電源狀態改變的通知。例如，當系統從On到Suspend。

PBT_RESUME

當系統resume的時候接收通知。

PBT_POWERSTATUSCHANGE

當系統在AC和電池之間切換的時候接收通知。

PBT_POWERINFOCHANGE

當系統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控制代碼，失敗返回NULL。訊息佇列建立的時候必須使應用程式有讀許可權，因為應用程式將從訊息佇列中讀取電源通知。

要接收通知，應用程式必須使用WaitForSingleObject來阻塞訊息控制代碼。像第10章所討論的，當通知被放在隊列中時，控制代碼將被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。最後一個欄位，SystemPowerState，是被定義為WCHARs類型，但是可以填上非字串資料。第一個欄位是通知自己的標識，這個欄位可以填前面PBT_標誌列表之一。Flags區可以包括以下標誌，依賴於被接收的通知：

POWER_STATE_ON

系統處於on狀態。

POWER_STATE_OFF

系統處於off狀態。

POWER_STATE_CRITICAL

系統進入了一個臨界off狀態。

POWER_STATE_BOOT

系統正在啟動。

POWER_STATE_IDLE

系統進入idle狀態。

POWER_STATE_SUSPEND

系統被掛起。

POWER_STATE_RESET

系統被複位。

最後兩個欄位是相互關聯的。Length欄位是SystemPowerState欄位資料的長度。SystemPowerState中包含的資料依賴於被發送的通知。對於PBT_TRANSITION通知來說，SystemPowerState欄位包含一個新電源狀態的標識字串。這個字串是以非0結尾的。為了結束字串，使用Length欄位來指出字串的長度。注意，Length欄位是以位元組為單位的，當字元是雙位元組的Uncode字元時，需要獲得字串字元的長度，就需要用Length欄位去除TCHAR的size。

對於PBT_POWERINFOCHANGE通知來說，SystemPowerState欄位包含一個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，這裡有一些欄位的名字和函數十分相似於前面討論的SYSTEM_POWER_STATUS_EX2結構。

設定電源狀態

電源管理程式提供的函數也允許應用程式來控制電源狀態。有兩個方式來控制電源。第一個方式是應用程式給定一個電源設定。第二個方式是應用程式請求電源狀態不要低於給定的層級。

一個應用程式通過調用函數SetSystemPowerState可以請求特定的電源狀態。這個函數原型如下。

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

電源狀態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，它指向一個字串標識被請求的狀態。這個字串必須和註冊表中列出的電源狀態之一相匹配。

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

比較特別的是POWER_STATE_RESET標誌。這個標誌請求系統重起，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 會讓系統在重起裝置之前任何還在緩衝中的資料儲存到檔案系統。

調用SetSystemPowerState是一個直接改變電源狀態的方法。更巧妙的方法是通過調用SetPowerRequirement來請求系統維持應用程式所需最低限度的電源狀態。SetSystemPowerState是假定應用程式知道所需狀態，而調用SetPowerRequirement是允許系統對電源設定做最佳化以滿足應用程式的需要。一個使用SetPowerRequirement會比較方便的例子是，一個使用串口的應用程式需要串口在進行通訊時保持住電源狀態。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式需要維護電源狀態的裝置。DeviceState參數定義了裝置的電源狀態。CEDEVICE_POWER_STATE指定了狀態範圍是從D0（意味著裝置是處於最大功耗狀態）到D4（表示裝置被關閉）（譯者註：其實D0到D4的狀態的具體表現，完全是由OEM廠商可自訂的，對應用程式開發人員來說，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參數由兩個標誌合并而成：POWER_NAME，表示裝置名稱有效；POWER_FORCE，表示裝置應當維持目前狀態甚至當系統掛起時。如果pvSystemState不為NULL，它表示只有對於在pvSystemState中已命名的電源請求才是有效。裝置可能無法變更要求的狀態。

應用程式應當登出通過調用ReleasePowerRequirement來登出請求，原型如下。

DWORD ReleasePowerRequirement (HANDLE hPowerReq);

這裡唯一的參數是從SetPowerRequirement裡返回的控制代碼。

在下一章，我將就Windows CE流裝置驅動和服務，繼續探討有關係統的問題。儘管大多數應用程式開發人員可能不需要寫一些裝置驅動或服務，但是知道它們是如何和程式一起工作對我們也是有啟發的。讓我們一起來看一看吧。