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嵌入式操作系统电源管理的目标是根据系统运行时任务特征和性能要求,利用硬件提供的控制能耗的措施,控制硬件的能耗状态,从而在保证任务的性能的前提下,最大限度地节省电能的消耗。但是在嵌入式系统中,各种硬件千差万别,控制复杂,没有统一的规范,增加了嵌入式系统电源管理的设计开发成本,导致了复用困难,因此有必要设计和开发用于电源管理的硬件抽象层。
本文分析了当前嵌入式平台硬件的电源管理特性,针对嵌入式系统的电源管理特点,设计和开发了能够良好的支持硬件控制,硬件信息收集与监视和硬件事件处理的硬件抽象层,为嵌入式系统的电源管理屏蔽底层硬件细节。该硬件抽象层提出了统一的独立于具体硬件的逻辑能耗状态,引入能耗状态转换代价,屏蔽不同平台、处理器和设备物理能耗状态之间的差异性;使用操作点,预处理模块和硬件设置模块的协同合作完成硬件控制操作。操作点表示系统和硬件应处的能耗状态,预处理模块判断操作点正确性,解决设备约束性等问题,硬件设置模块设置系统和硬件为操作点规定的状态;信息收集模块和信息查询模块协同合作完成硬件信息的收集与监视。信息收集模块收集操作系统进行统进行电源决策所需要的与硬件相关的信息,系统通过信息查询模块获得这些信息。此外,还设计了相应的机制来处理硬件引发的电源管理事件。
本文第一、二章引出所研究的问题,对相关基本概念和工作进行介绍。第三章设计了针对动态电源管理框架PKUPM的硬件抽象层,详细介绍了硬件抽象层的整体设计和各个子模块的设计。第四章详细描述了硬件抽象层在基于PXA255硬件平台的ARMLinux上的实现。第五章总结全文,并对嵌入式系统电源管理的硬件抽象层的未来研究方向进行了展望。