英創(chuàng)信息技術工控主板EM9160L的低功耗應用介紹

EM9160L是一款與英創(chuàng)主力產(chǎn)品EM9160功能完全兼容，同時具有低功耗操作能力的高性能ARM9嵌入式主板產(chǎn)品。EM9160L主要應用是作為以電池供電、無人值守的野外工作環(huán)境為特色的設備主控單元。作為通常的通訊控制功能，EM9160L與EM9160的使用是完全一樣的，客戶針對EM9160開發(fā)的應用程序可不加修改的應用于EM9160L上。本文主要介紹EM9160L低功耗功能方面的相關應用。
相對EM9160，EM9160L采用了三個方面的措施來改進其功耗指標：（1）采用高效的Step-Down DC-DC電源代替普通的線性穩(wěn)壓電源；（2）采用具有低電壓內(nèi)核的CPU單元；（3）對外部接口單元添加電源管理功能。這三種措施使EM9160L的功耗指標得到大幅度提高，具體功耗測試結果如下表所示：

作為野外監(jiān)測應用，一般并不需要設備每時每刻都處于運行狀態(tài)，而是全速工作一段時間后，設備轉入空閑一段時間，然后再進入工作狀態(tài)，即設備實際處于“工作-空閑”的周期模式中。在實際應用中，設備空閑的時間通常遠長于設備工作的時間，如每分鐘工作10秒、空閑50秒。正因為如此，才要求設備在空閑狀態(tài)的功耗盡可能低，以延長電池的使用壽命，降低設備的維護費用。

盡管WinCE操作系統(tǒng)對設備驅(qū)動提供了一套電源管理的機制，但這套機制的應用主要是基于帶有標準Windows圖形界面的環(huán)境，而EM9160L則是不帶Windows圖形接口的系統(tǒng)，因此CE的這套機制還不能非常方便地滿足EM9160L在實際應用的需求。針對實際應用的特點，我們?yōu)?EM9160L應用程序?qū)ｉT提供了兩個系統(tǒng)功能調(diào)用：

//

// 設置用戶空閑標志：進入空閑待機狀態(tài)

//

BOOL SetUserIdleFlag（）

{

DWORD dwUserIdleFlag;

DWORD dwInBufSize;

DWORD dwReturnBytes;

BOOL bRet;

dwUserIdleFlag = 1;

dwInBufSize = sizeof（dwUserIdleFlag）;

bRet = KernelIoControl（IOCTL_EM9X60_USER_IDLE_WRITE，

（LPVOID）&dwUserIdleFlag，

dwInBufSize，

NULL，

0，

&dwReturnBytes）;

return bRet;

}

//

// 清用戶空閑標志：退出空閑待機狀態(tài)

//

BOOL ClearUserIdleFlag（）

{

DWORD dwUserIdleFlag;

DWORD dwInBufSize;

DWORD dwReturnBytes;

BOOL bRet;

dwUserIdleFlag = 0;

dwInBufSize = sizeof（dwUserIdleFlag）;

bRet = KernelIoControl（IOCTL_EM9X60_USER_IDLE_WRITE，

（LPVOID）&dwUserIdleFlag，

dwInBufSize，

NULL，

0，

&dwReturnBytes）;

return bRet;

}

應用程序可通過調(diào)用上述兩個API實現(xiàn)進入或退出用戶空閑狀態(tài)，進入空閑狀態(tài)后，用戶程序可設定一定數(shù)量的Sleep（1000）循環(huán)，來確定系統(tǒng)處于空閑狀態(tài)的時間。注意在空閑狀態(tài)中，EM9160L的以太網(wǎng)接口被關閉。典型的進入空閑狀態(tài)的應用程序流程如下：

BOOL dEventFlag = FALSE; // 外部中斷事件標志

…。

// 關閉在空閑狀態(tài)中不再使用的通訊接口，如串口等

…。

// 進入空閑狀態(tài)

SetUserIdleFlag（）；

// 設置正?？臻e狀態(tài)50秒，每秒進行一次異常檢查

for （i1 = 0; i1 《 50; i1++）

{

Sleep（1000）; // 也可用WaitForSingleObject阻塞等待外部事件

if（dEventFlag）

break;

}

// 退出空閑狀態(tài)

ClearUserIdleFlag（）；

// 打開應用所需的通訊接口，如串口等

…。

上述流程還支持空閑狀態(tài)的中途退出，這是因為系統(tǒng)在空閑狀態(tài)下仍然可以正常響應外部硬件中斷。一種典型的空閑狀態(tài)中途退出應用是保持EM9160L的IRQ1中斷線程，把GPRS模塊的振鈴信號RI#作為IRQ1中斷輸入信號。這樣應用控制中心可在任意時間，通過撥號來喚醒基于EM9160L的野外設備，使其立即進入工作狀態(tài)。

由于以太網(wǎng)接口單元通常都是嵌入式系統(tǒng)功耗最大的單元之一，因此在EM9160L的空閑狀態(tài)中，其以太網(wǎng)接口單元被強制關閉。所以EM9160L不支持應用程序通過以太網(wǎng)中途退出空閑狀態(tài)。當系統(tǒng)中空閑狀態(tài)退出后，以太網(wǎng)需要4–6秒才能恢復支持工作狀態(tài)，這包括了網(wǎng)絡協(xié)商時間。

在進入空閑狀態(tài)前關閉不需要的通訊端口，應不僅僅理解為關閉通訊端口，實際上任何耗電的單元，應用程序都應當把它們設置在省電的狀態(tài)。如正常運行時常亮的LED，應設置成關閉或閃爍狀態(tài)。

注意：50mA的空閑電流，是在EM9160L不帶任何負載的情況下，進入空閑狀態(tài)后測試的。