嵌入式系统的功耗随着芯片密度、性能要求的大幅增加呈指数增长,以电池供电的便携式设备的能耗问题尤为突出,随之而来的芯片散热成本增加、芯片稳定性下降等问题严重制约了嵌入式产品的发展,降低系统功耗成为便携式产品设计的关键之一。全站仪设备是采用电池供电,集测量、计算、显示等功能于一体的电子速测仪,系统运行的大量功耗限制了设备野外持续作业的时间,降低全站仪系统功耗可延长该设备持续作业时间,减少因供电不足带来的工作延误。动态电压调节技术(DVS)是一种硬件支持的软件低功耗方法,该技术动态调节处理器执行电压,以适当延长任务运行时间为代价降低系统功耗,具有较好的节能效果。目前对DVS技术的研究以理论算法为主,在具体嵌入式产品中的应用研究较少,本文深入研究了实时DVS算法,并应用于全站仪设备,有效地解决了全站仪设备功耗问题。论文工作主要分为以下三点。(1)通过CMOS集成电路功耗分析给出了DVS技术的低功耗理论依据,在处理器支持电压可调节的基础上,阐述操作系统或编译器协同的DVS低功耗技术框架,并总结分析了实时系统任务调度和实时DVS算法研究现状。(2)针对全站仪系统低功耗应用需求,分析了经典LEDF和Weiser两种实时DVS算法的优缺点。在深入分析全站仪系统DVS算法设计要素和详细阐述OPTASTS算法原理的基础上,针对OPTASTS算法动态空闲时间利用不足和全站仪实时系统具有统计任务的特性,提出了基于处理器利用率修正的改进算法,并在SkyEye平台上验证了改进算法的有效性。(3)结合全站仪系统软硬件,设计了全站仪系统中操作系统指导的DVS低功耗技术框架,实现了基于PXA250处理器的功耗管理层驱动;针对改进OPTASTS算法的应用需求,修改了μC/OS-II任务管理服务,设计实现了μC/OS-II的EDF调度机制;实现了全站仪系统上的改进OPTASTS算法,通过数据分析,证明DVS技术有效地降低了全站仪系统的功耗。