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
。

http://blog.csdn.net/hzdysymbol/archive/2009/03/19/4004791.aspx