Android Power Management

总体上来说
Android的电源管理还是比较简单的, 主要就是通过锁和定时器来切换系统的状态,使系统的功耗降至最低,整个系统的电源管理架构图如下:
(注该图来自Steve Guo)



接下来我们从Java应用层面, Android framework层面,
Linux内核层面分别进行详细的讨论:

应用层的使用:

Android提供了现成android.os.PowerManager类,该类
用于控制设备的电源状态的切换.

该类对外有三个接口函数:

void goToSleep(long time);
//强制设备进入Sleep状态

Note:

尝试在应用层调用该函数,却不能成功,出现的错误好象是权限不够,
但在Framework下面的Service里调用是可以的.

newWakeLock(int flags, String
tag);//取得相应层次的锁

flags参数说明:

PARTIAL_WAKE_LOCK: Screen off, keyboard
light off

SCREEN_DIM_WAKE_LOCK: screen dim,
keyboard light off

SCREEN_BRIGHT_WAKE_LOCK: screen bright,
keyboard light off

FULL_WAKE_LOCK: screen bright, keyboard
bright

ACQUIRE_CAUSES_WAKEUP:
一旦有请求锁时强制打开Screen和keyboard light

ON_AFTER_RELEASE: 在释放锁时reset activity
timer

Note:

如果申请了partial
wakelock,那么即使按Power键,系统也不会进Sleep,如Music播放时

如果申请了其它的wakelocks,按Power键,系统还是会进Sleep

void userActivity(long when,
boolean noChangeLights);//User activity事件发生,设备会被切换到Full on的状态,同时Reset
Screen off timer.

Sample code:

PowerManager pm =
(PowerManager)getSystemService(Context.POWER_SERVICE);

PowerManager.WakeLock wl =
pm.newWakeLock (PowerManager.SCREEN_DIM_WAKE_LOCK, “My Tag”);

wl.acquire();

…….

wl.release();

Note:

1.
在使用以上函数的应用程序中,必须在其Manifest.xml文件中加入下面的权限:

<uses-permission
android:name="android.permission.WAKE_LOCK" />

<uses-permission
android:name="android.permission.DEVICE_POWER" />

2.
所有的锁必须成对的使用,如果申请了而没有及时释放会造成系统故障.如申请了partial
wakelock,而没有及时释放,那系统就永远进不了Sleep模式.

Android Framework层面:

其主要代码文件如下:

frameworks/base/core/java/android/os/PowerManager.java

frameworks/base/services/java/com/android/server/PowerManagerService.java

frameworks/base/core/java/android/os/Power.java

frameworks/base/core/jni/android_os_power.cpp

hardware/libhardware/power/power.c

其中PowerManagerService.java是核心,
Power.java提供底层的函数接口,与JNI层进行交互, JNI层的代码主要在文件android_os_Power.cpp中,与Linux
kernel交互是通过Power.c来实现的,
Andriod跟Kernel的交互主要是通过sys文件的方式来实现的,具体请参考Kernel层的介绍.

这一层的功能相对比较复杂,比如系统状态的切换,背光的调节及开关,Wake
Lock的申请和释放等等,但这一层跟硬件平台无关,而且由Google负责维护,问题相对会少一些,有兴趣的朋友可以自己查看相关的代码.

Kernel层:

其主要代码在下列位置:

drivers/android/power.c

其对Kernel提供的接口函数有

EXPORT_SYMBOL(android_init_suspend_lock);
//初始化Suspend lock,在使用前必须做初始化

EXPORT_SYMBOL(android_uninit_suspend_lock);
//释放suspend lock相关的资源

EXPORT_SYMBOL(android_lock_suspend);
//申请lock,必须调用相应的unlock来释放它

EXPORT_SYMBOL(android_lock_suspend_auto_expire);//
申请partial wakelock, 定时时间到后会自动释放

EXPORT_SYMBOL(android_unlock_suspend);
//释放lock

EXPORT_SYMBOL(android_power_wakeup);
//唤醒系统到on

EXPORT_SYMBOL(android_register_early_suspend);
//注册early suspend的驱动

EXPORT_SYMBOL(android_unregister_early_suspend);
//取消已经注册的early suspend的驱动

提供给Android Framework层的proc文件如下:

"/sys/android_power/acquire_partial_wake_lock"
//申请partial wake lock

"/sys/android_power/acquire_full_wake_lock"
//申请full wake lock

"/sys/android_power/release_wake_lock"
//释放相应的wake lock

"/sys/android_power/request_state"
//请求改变系统状态,进standby和回到wakeup两种状态

"/sys/android_power/state" //指示当前系统的状态

Android的电源管理主要是通过Wake
lock来实现的,在最底层主要是通过如下三个队列来实现其管理:

static LIST_HEAD(g_inactive_locks);

static
LIST_HEAD(g_active_partial_wake_locks);

static
LIST_HEAD(g_active_full_wake_locks);

所有初始化后的lock都会被插入到g_inactive_locks的队列中,而
当前活动的partial wake lock都会被插入到g_active_partial_wake_locks队列中, 活动的full wake
lock被插入到g_active_full_wake_locks队列中, 所有的partial wake lock 和full wake
lock在过期后或unlock后都会被移到inactive的队列,等待下次的调用.

在Kernel层使用wake lock步骤如下:

1.
调用函数android_init_suspend_lock初始化一个wake lock

2.
调用相关申请lock的函数android_lock_suspend 或
android_lock_suspend_auto_expire请求lock,这里只能申请partial wake lock,
如果要申请Full wake
lock,则需要调用函数android_lock_partial_suspend_auto_expire(该函数没有EXPORT出来),这个命名
有点奇怪,不要跟前面的android_lock_suspend_auto_expire搞混了.

3. 如果是auto expire的wake
lock则可以忽略,不然则必须及时的把相关的wake lock释放掉,否则会造成系统长期运行在高功耗的状态.

4. 在驱动卸载或不再使用Wake
lock时请记住及时的调用android_uninit_suspend_lock释放资源.

系统的状态:

USER_AWAKE, //Full on status

USER_NOTIFICATION, //Early
suspended driver but CPU keep on

USER_SLEEP // CPU enter sleep
mode

其状态切换示意图如下:



系统正常开机后进入到AWAKE状态,
Backlight会从最亮慢慢调节到用户设定的亮度,系统screen off timer(settings->sound &
display-> Display settings -> Screen
timeout)开始计时,在计时时间到之前,如果有任何的activity事件发生,如Touch click, keyboard
pressed等事件, 则将Reset screen off timer, 系统保持在AWAKE状态. 如果有应用程序在这段时间内申请了Full
wake lock,那么系统也将保持在AWAKE状态, 除非用户按下power key.
在AWAKE状态下如果电池电量低或者是用AC供电screen off timer时间到并且选中Keep screen on while
pluged in选项,backlight会被强制调节到DIM的状态.

如果Screen off timer时间到并且没有Full wake
lock或者用户按了power
key,那么系统状态将被切换到NOTIFICATION,并且调用所有已经注册的g_early_suspend_handlers函数,
通常会把LCD和Backlight驱动注册成early suspend类型,如有需要也可以把别的驱动注册成early suspend,
这样就会在第一阶段被关闭. 接下来系统会判断是否有partial wake lock acquired, 如果有则等待其释放,
在等待的过程中如果有user activity事件发生,系统则马上回到AWAKE状态;如果没有partial wake lock
acquired, 则系统会马上调用函数pm_suspend关闭其它相关的驱动, 让CPU进入休眠状态.

系统在Sleep状态时如果检测到任何一个Wakeup source,
则CPU会从Sleep状态被唤醒,并且调用相关的驱动的resume函数,接下来马上调用前期注册的early
suspend驱动的resume函数,最后系统状态回到AWAKE状态.这里有个问题就是所有注册过early
suspend的函数在进Suspend的第一阶段被调用可以理解,但是在resume的时候,
Linux会先调用所有驱动的resume函数,而此时再调用前期注册的early
suspend驱动的resume函数有什么意义呢?个人觉得android的这个early suspend和late
resume函数应该结合Linux下面的suspend和resume一起使用,而不是单独的使用一个队列来进行管理.

由于本人对Android研究的时间还不长,也许其中有些地方理解不正确,
甚至是错误的, 请大家谅解. 如果大家发现有疑问的地方,有兴趣也可以一起来讨论.

本文来自CSDN博客，转载请标明出处： http://blog.csdn.net/hzdysymbol/archive/2009/03/19/4004791.aspx
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Andriod PM suspend&resume

1、初始化suspend和resume函数

static struct
platform_driver mxcbl_driver = {

.probe = mxcbl_probe,

.remove = mxcbl_remove,

.suspend = mxcbl_suspend,

.resume = mxcbl_resume,

.driver = {

.name = "mxc_mc13892_bl",

},

};

2、系统Suspend和resume的函数流程

取一个例子

加入suspend和resume

mxc_board_init-->mxc_init_bl()-->platform_device_register()-->platform_device_add()-->device_add()-->device_pm_add()-->，
最终加入到了dpm_list的链表中，在其中的dpm_suspend和dpm_suspend中通过遍历这个链表来进行查看哪个device中包含
suspend和resume项。

系统唤醒和休眠

Kernel层[针对Android Linux2.6.28内核]:

其主要代码在下列位置:

Drivers/base /main.c

kernel/power /main.c

kernel/power/wakelock.c

kernel/power/earlysuspend.c

其对Kernel提供的接口函数有

EXPORT_SYMBOL(wake_lock_init); //初始化Suspend
lock,在使用前必须做初始化

EXPORT_SYMBOL(wake_lock);
//申请lock,必须调用相应的unlock来释放它

static DEFINE_TIMER(expire_timer,
expire_wake_locks, 0, 0);//定时时间到，加入到suspend队列中；

EXPORT_SYMBOL(wake_unlock); //释放lock

EXPORT_SYMBOL_GPL(device_power_up);//打开特殊的设备

EXPORT_SYMBOL_GPL(device_power_down);//关闭特殊设备

EXPORT_SYMBOL_GPL(device_resume);//重新存储设备的状态；

EXPORT_SYMBOL_GPL(device_suspend);:保存系统状态，并结束掉系统中
的设备；

EXPORT_SYMBOL(register_early_suspend); //注册early
suspend的驱动

EXPORT_SYMBOL(unregister_early_suspend);
//取消已经注册的early suspend的驱动

函数的流程如下所示：

应用程序通过对state_store的写入操作可以使系统进行休眠的状态。pm_states包括
PM_SUSPEND_ON，PM_SUSPEND_STANDBY，PM_SUSPEND_M满足个状态。当状态位PM_SUSPEND_ON的状态的
时候，调用request_suspend_state()；当满足休眠的状态的时候，调用
queue_work(suspend_work_queue,&early_suspend_work),调用了early_suspend，
然后在其中通过wake_unlock()启动了expire_timer定时器，当定时时间到了，则执行expire_wake_locks，将
suspend_work加入到队列中，分析到这里就可以知道了early_suspend_work和suspend_work这两个队列的先后顺序
了，suspend调用了pm_suspend，通过判断当前的状态，选择enter_state()，在enter_state中，经过了
suspend_prepare，suspend_test和suspend_device_and_enter()，在
suspend_device_and_enter中调用了device_suspend来保存状态和结束系统的设备，到了dpm_suspend中结束
所有的device。到了这里，我们就又可以看见在初始化的时候所看到的队列dpm_list。

本文来自CSDN博客，转载请标明出处： http://blog.csdn.net/skywalkzf/archive/2009/10/13/4662910.aspx