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標題: Windows CE電池驅動采樣算法的改進設計 [打印本頁]

作者: conniede 時間: 2010-10-2 18:38
標題: Windows CE電池驅動采樣算法的改進設計
1 引言

隨著電子和信息技術的發展，手機、PDA移動終端設備得到了廣泛使用，且移動終端設備的處理器性能越來越高，無線應用程序不斷增加，圖形功能越來越先進。這些功能上的增加導致了移動終端產品的功耗越來越大，電池的性能已經成為衡量其質量的重要標準之一；然而電池的性能不僅僅取決于其硬件的特性，其驅動程序的優劣也直接影響它的續航能力和穩定性。

2 開發平臺介紹

Windows CE是微軟公司為嵌入式設備打造的操作系統，而嵌入式設備多種多樣，這就要求操作系統必須是可定制的，所以微軟公司將Windows CE設計為模塊化的操作系統。Windows CE是緊湊、高效、可伸縮的32位嵌入式操作系統。該系統所具有的多線程、多任務、完全搶占式的特點，是專為各種具有嚴格資源限制的硬件系統所設計的口。

S3C2443是為應用于小型掌上設備和高性價比、低功耗、高性能的嵌入式系統應用而提供的16／32位精簡指令集微控制器。S3C2440使用了ARM920T內核，采用了O．13μm技術標準，功耗低，非常適合需要控制成本和功耗應用的場合；S3C2443提供了具有10個通道、10位ADC和觸摸屏的接口。

3 電池驅動軟硬件架構設計

3．1 硬件架構設計

電池硬件架構設計的好壞，直接影響到電池的使用壽命、續航能力等方面的性能。根據實際項目的需要，硬件上應該實現以下的功能：CPU檢測電池是否插入，CPU檢測AC是否插入，CPU完成電池和AC之間的切換，CPU通過CPLD來控制電源指示燈的狀態。電池驅動硬件架構如圖1所示。

①CPU通過判斷電池端GPIO的狀態來檢測電池是否存在。如果檢測到電池插入或者拔出，則通過CPLD來控制LED，以標示電池是否正在供電。

②CPU通過判斷AC端GPIO的狀態來檢測AC是否存在。如果檢測到AC插入，則通過CPLD來完成電池和AC之間的切換，由AC進行供電，然后控制LED的狀態以標示AC是否正在供電。

③當電池電量充滿之后，CPU檢測電池端電壓的變化來判斷是否充滿，并通過CPLD控制LED的狀態以標示電池電量是否已經飽和。

④CPU檢測到AC拔掉時，通過CPLD來完成電池和AC之間的切換，由電池進行供電，然后控制LED的狀態以標示由電池正在供電。

3．2 電池驅動的軟件架構設計

Windows CE中包含的樣本設備驅動程序分為兩種類型：單片驅動程序(monolithic device driver)和分層驅動程序(Iayered device driver)。電池驅動采用分層驅動開發模式，如圖2所示。分層驅動程序由兩個獨立的層組成：上層是模型設備驅動程序(MDD)，下層是依賴平臺的驅動程序(PDD)。微軟提供了所有與MDD模塊相關的源代碼，而且不建議OEM廠商進行修改。OEM只需要實現底層(PDD)的驅動程序，然后將自己的PDD模塊與MDD模塊鏈結成一個公用庫。MDD通過IOCTLS調用PDD中的特定函數來實現硬件的具體功能。在系統上電自檢成功后，上層調用電池驅動入口函數，進行電池驅動初始化工作：

①系統初始化，檢索注冊表并加載電池驅動的相關信息。

②調用PDD層的初始化函數BatteryPDDInitialize，初始化CPU的GPIO、相關寄存器和電池狀態全局變量。

③創建并判斷中斷事件是否創建成功。

④如果中斷事件成功，則創建電池線程，讀取ADC寄存器值。在線程的主調函數中，設置電池線程的優先級，然后在循環中等待中斷事件。

⑤讀取ADC值并進行修正算法。

⑥調用PDD層的電池狀態函數BatteryPDDGetSta—tus，通過判斷電池和AC等硬件，GPIO來判斷當前硬件的狀態。如果電池存在，則調用上述線程來讀取電池ADC值，判斷當前電池的電量狀態。

3．3 電池電壓采樣算法與誤差修正算法設計

CPU通過檢測電池端的電壓得到當前的電池電量。電池的電壓和電量之間有一定的對應關系，通過這種對應關系可以判斷當前電池的電量。通過實際測量發現，其對應關系如圖3所示。可見，電池的電池電壓和電量之間的對應關系并非是線性的。

為了更精確地判斷出當前電池的電量，對圖3所示的電池電壓和電量關系圖進行了分段修正處理，可以劃分為①、②、③三個區間。每個區間的斜率不同，近似斜率分別為：

當前電壓Vy處于①、②、③區間時，其對應的電量分別為：

4 基于Windows CE的電池驅動實現

4．1 注冊表的設置

當系統啟動的時候，device．exe會根據注冊表的設置查找電池驅動的動態鏈接庫文件，如下面的示例，將會加載動態鏈接庫文件battdrvr．dll。注冊表設置會標識編譯后生成的電池驅動動態鏈接庫的文件名、啟動時的加載順序、注冊表中的前綴名、電源管理的IClaSS。這些選項都是必需的，可以把這些信息加入到Platform．reg文件中，以實現對電池驅動的加載和管理。

4．2 基于S3C2443 CPU的電量采樣算法實現

圖4顯示了S3C2443 CPU中A／D轉換的框圖。S3C2443提供了10個可以進行模擬電壓檢測的通道，分別是XP、XM、YP、YM、A[5：0]。XP、XM、YP、YM四個通道通常是給觸摸屏進行坐標采樣使用，在電池驅動中，根據硬件的設計要求選擇A[5：0]六個通道中的其中一個進行電池電壓的采樣。S3C2443提供了4種A／D轉換模式：正常轉換模式、X／Y交替轉換模式、X／Y自動轉換模式、等待中斷模式。在電池驅動的設計中，只需要選擇正常轉換模式即可，其余3種A／D轉換模式是提供給觸摸屏使用。

根據三星公司S3C2443 CPU的特性，下面給出一種實現電池電壓采樣的實例：

4．3 電池電壓采樣算法與誤差修正算法實現

根據上述電池電壓、電量之間誤差修正算法的設計思路，進行了如下的算法實現：首先定義一個結構體，包含ADC值和其對應的百分比值變量，這樣做的好處是為了方便把采樣到的ADC值，根據三段折線段的斜率運算，轉換成對應的剩余電量百分比。

然后，定義三折線段的基準參考ADC值和對應的百分比值。這些可以根據實際的電池放電試驗和經驗得到，因此需要根據具體的項目要求進行修改。

最后，用電池電壓、電量之間誤差修正算法的設計來實現該算法。

4．4 Windows CE PDD層電池狀態函數實現實例

下面主要是對于Windows CE PDD層電池狀態函數進行了實現，但是具體的實現細節需要根據項目的要求進行修改和完善。

5 總結與展望

筆者設計的電池驅動的軟硬件架構是獨立于具體的開發平臺的，可以方便地移植到各種平臺上。結合Windows CE和三星公司S3C2443 CPU的特性，本文給出了該架構的一種電池驅動程序的實現方案。其創新點是提出了利用分段采樣的方法來修正電池電壓和電量非線性誤差，提出并分析了平臺獨立的電池驅動的軟硬件架構。本設計方案已經在基于Windows CE操作系統平臺上得以實現，且在實際項目開發中得到廣泛采用，獲得了良好的效果。

作者: wccd 時間: 2012-3-12 19:13
好文章，學習學習

作者: myy169 時間: 2013-2-1 15:13
頂頂頂頂頂頂頂頂頂的頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂

作者: wccd 時間: 2013-4-6 20:41
謝謝，資料分享。

作者: spy007868 時間: 2013-11-20 06:34
復制下來！！！！！！我自己好好學習！！！！！！！！！！！！！！！

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