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(多图) Windows CE电池驱动 采样算法的改进设计

上海理工大学 郑宇 王波?? 2008年11月20日 ?? 收藏0

  引 言

  随着电子和信息技术的发展,手机、PDA移动终端设备得到了广泛使用,且移动终端设备的处理器性能越来越高,无线应用程序不断增加,图形功能越来越先进。这些功能上的增加导致了移动终端产品的功耗越来越大,电池的性能已经成为衡量其质量的重要标准之一;然而电池的性能不仅仅取决于其硬件的特性,其驱动程序的优劣也直接影响它的续航能力和稳定性。

  1 开发平台介绍

  Windows CE是微软公司为嵌入式设备打造的操作系统,而嵌入式设备多种多样,这就要求操作系统必须是可定制的,所以微软公司将Windows CE设计为模块化的操作系统。Windows CE是紧凑、高效、可伸缩的32位嵌入式操作系统。该系统所具有的多线程、多任务、完全抢占式的特点,是专为各种具有严格资源限制的硬件系统所设计的口。

  S3C2443是为应用于小型掌上设备和高性价比、低功耗、高性能的嵌入式系统应用而提供的16/32位精简指令集微控制器。S3C2440使用了ARM920T内核,采用了O.13μm技术标准,功耗低,非常适合需要控制成本和功耗应用的场合;S3C2443提供了具有10个通道、10位ADC和触摸屏的接口。

  2 电池驱动软硬件架构设计

  2.1 硬件架构设计

  电池硬件架构设计的好坏,直接影响到电池的使用寿命、续航能力等方面的性能。根据实际项目的需要,硬件上应该实现以下的功能:CPU检测电池是否插入,CPU检测AC是否插入,CPU完成电池和AC之间的切换,CPU通过CPLD来控制电源指示灯的状态。电池驱动硬件架构如图1所示。

电池驱动硬件架构

  ①CPU通过判断电池端GPIO的状态来检测电池是否存在。如果检测到电池插入或者拔出,则通过CPLD来控制LED,以标示电池是否正在供电。

  ②CPU通过判断AC端GPIO的状态来检测AC是否存在。如果检测到AC插入,则通过CPLD来完成电池和AC之间的切换,由AC进行供电,然后控制LED的状态以标示AC是否正在供电。

  ③当电池电量充满之后,CPU检测电池端电压的变化来判断是否充满,并通过CPLD控制LED的状态以标示电池电量是否已经饱和。

  ④CPU检测到AC拔掉时,通过CPLD来完成电池和AC之间的切换,由电池进行供电,然后控制LED的状态以标示由电池正在供电。

  2.2 电池驱动的软件架构设计

  Windows CE中包含的样本设备驱动程序分为两种类型:单片驱动程序(monolithic device driver)和分层驱动程序(Iayered device driver)。电池驱动采用分层驱动开发模式,如图2所示。分层驱动程序由两个独立的层组成:上层是模型设备驱动程序(MDD),下层是依赖平台的驱动程序(PDD)。微软提供了所有与MDD模块相关的源代码,而且不建议OEM厂商进行修改。OEM只需要实现底层(PDD)的驱动程序,然后将自己的PDD模块与MDD模块链结成一个公用库。MDD通过IOCTLS调用PDD中的特定函数来实现硬件的具体功能。在系统上电自检成功后,上层调用电池驱动入口函数,进行电池驱动初始化工作:

电池驱动采用分层驱动开发模式

  ①系统初始化,检索注册表并加载电池驱动的相关信息。

  ②调用PDD层的初始化函数BatteryPDDInitialize,初始化CPU的GPIO、相关寄存器和电池状态全局变量。

  ③创建并判断中断事件是否创建成功。

  ④如果中断事件成功,则创建电池线程,读取ADC寄存器值。在线程的主调函数中,设置电池线程的优先级,然后在循环中等待中断事件。

  ⑤读取ADC值并进行修正算法。

  ⑥调用PDD层的电池状态函数BatteryPDDGetSta—tus,通过判断电池和AC等硬件,GPIO来判断当前硬件的状态。如果电池存在,则调用上述线程来读取电池ADC值,判断当前电池的电量状态。

  2.3 电池电压采样算法与误差修正算法设计

  CPU通过检测电池端的电压得到当前的电池电量。电池的电压和电量之间有一定的对应关系,通过这种对应关系可以判断当前电池的电量。通过实际测量发现,其对应关系如图3所示。可见,电池的电池电压和电量之间的对应关系并非是线性的。

对应关系

点击看原图

  为了更精确地判断出当前电池的电量,对图3所示的电池电压和电量关系图进行了分段修正处理,可以划分为①、②、③三个区间。每个区间的斜率不同,近似斜率分别为:

公式

  当前电压Vy处于①、②、③区间时,其对应的电量分别为:

公式


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Windows CE? 电池驱动? 采样算法?

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