1 简介 

      随着系统集成技术和无线通信技术的快速发展，嵌入式系统的应用日趋网络化。尤其是无线通信系统中，人们对嵌入式设备提出了更高的要求：除了提供基本的语音、数据通信等基本功能外，还需要事例复杂的多媒体应用。这就要求嵌入式系统在满足必要的实时性前提下，提供更高的计算性能和大容量的存储空间；在这些系统一般都带有电池部件并通过它向整个系统供电。满足高性能要求的代价是更大的能量消耗，这就必须缩短电池的供电时间。大量研究证明www.cechina.cn，系统处于空闲的时间占整个运行时间的相当大一部分。电源管理就是为了减少系统在空闲时间的能量消耗，使嵌入式系统的有效能量供给率最大化，从而延长电池的供电时间。       

      为了延长电池的使用时间，在硬件领域，低功耗硬件电路的设计方法得到了广泛应用。然而仅仅利用低功耗硬件电路仍旧不够，进一步的，在系统设计

技术中，提出了“动态电源管理DPM（Dynamic Power Management）”的概念。在DPM中，普通的方法是把系统中不在使用的组件关闭或者进入低功耗模式（待机模式），另外一种更加有效的方法就是动态可变电压DVS和动态可变频率DFS。通过在运行时态动态地调节CPU频率或者电压。可以在满足瞬时性能的前提下，使得有效能量供给率最大化。       

      硬件上提供的低功耗机制，需要软件实现上来发挥它的效能。理想的条件下，是希望在系统中，以“功率监控（power-aware）”的方法，管理不同的系统资源（硬件和软件上的资源），这样才能满足嵌入式系统高性能和低功耗的要求。据研究显示，系统范围内能量的骤降，完全因为系统任务的工作负荷急剧增加和外设的频繁利用。必然地，实时嵌入式操作系统就成了唯一理想的来实现软件上的DPM。这是因为：①实时嵌入式操作系统可以决策不同应用任务的运行CONTROL ENGINEERING China版权所有，可以收集任务相关的实时限制信息和性能需求信息；②实时嵌入式操作系统可以直接控制底层的硬件，利用硬件提供的DPM技术或者机制。       

      本文主要根据嵌入式系统的特点控制工程网版权所有，提出一个系统级的DPM构架。 

      2 DPM构架需求 

      DPM构架是结构化的规则和机制来整合系统不同组件的DPM技术或者相关算法，使之能从整个系统的角度来着眼系统的电源管理问题，而不是仅仅局限于系统的某一组件。      

      ①DPM构架应具有灵活性。由于嵌入式系统没有一个开放式的统一标准，因此DPM系统构架应具有灵活性，使之能在不同平台中得到应用。DPM系统尽管作为操作系统的一个独立模块，但是应该和操作系统透明，上层的应用通过DPM间接对硬件提供的电源管理机制进行控制CONTROL ENGINEERING China版权所有，无须考虑底层的硬件细节。      

      ②DPM构架需要收集系统的资源利用信息。DPM系统通过收集上层应用的信息和设备的信息，利用这些信息作出决策，进行整个系统范围内的电源管理。 

      ③DPM应支持普通任务和功能监控任务并发管理机制。理想的情况下，对于每一个应用都希望功率监控，这样可以大大降低系统的能耗。然而，实际中，应用开发来自不同的厂商，大多数是对硬件透明的，因此实现每一个任务的功率监控是非常困难的；只有少数关键程序www.cechina.cn，由嵌入式系统的设计者开发。因为他们熟悉硬件的特性，可以实现功率监控，所以，在DPM系统中，应用采取某种机制实现两种混合任务的电源管理。       

      ④DPM对外设管理应具有透明性。外设状态的变化应该做到和上层应用