您的位置:首页 > 移动开发 > Android开发

android电池系统

2016-02-24 15:03 483 查看
一、电池系统结构

       Android中的电池使用方式主要有三种:AC、USB、Battery 等不同的模式。在应用程序层次,通常包括了电池状态显示的功能。因此从 Android 系统的软件方面(包括驱动程序和用户空间内容)需要在一定程度上获得电池的状态,电池系统主要负责电池信息统计、显示。电池系统的架构如下所示:



 

自下而上, Android 的电池系统分成以下几个部分:

1、驱动程序

特定硬件平台电池的驱动程序,用 Linux的Power Supply 驱动程序,实现向用户空间提供信息。Battery 驱动程序需要通过sys文件系 统向用户空间提供接口, sys文件系统的路径是由上层的程序指定的。Linux标准的 Power Supply驱动程序 所使用的文件系统路径为:/sys/class/power_supply ,其中的每个子目录表示一种能源供应设备的名称。



 

Power Supply 驱动程序的头文件在 include/linux/power_supply.h中定义,注册和注销驱动程序的函数如下所示: 

[cpp] view plaincopy

int power_supply_register(struct device *parent,struct power_supply *psy);   

void power_supply_unregister(struct power_supply *psy);   

struct power_supply {   

const char *name;   

   

enum power_supply_type type;   

   

enum power_supply_property *properties;   

   

size_t num_properties;   

   

char **supplied_to;   

size_t num_supplicants;   

int (*get_property)(struct power_supply *psy,    

enum power_supply_property psp,   

union power_supply_propval *val);   

void (*external_power_changed)(struct power_supply *psy);   

   

};   

Linux中驱动程序:power_supply



2、本地代码 - JNI

代码路径: frameworks/base/services/jni/com_android_server_BatteryService.cpp 这个类调用sys文件系统访问驱动程序,也同时提供了JNI的接口。

这个文件提供的方法列表如下所示: 

[java] view plaincopy

static JNINativeMethod sMethods[] = {   

{"native_update", "()V", (void*)android_server_BatteryService_update},   

};    

上面的JNINativeMethod[cpp] view
plaincopy

typedef struct {  

    const char* name;  

    const char* signature;  

    void*       fnPtr;  

} JNINativeMethod;  

name对应java中的method name; signature是参数列表,由一串字符串表示,fnPtr是function pointer, 指向jni中的method。

 

最难理解的就是signature了,里面包含JAVA<——>C/C++之间的参数的map,即每个java类型,都有一个c/c++类型与之对应。

JNI是JAVA Native Interface的缩写,意思是“JAVA 本地接口”。JNI帮助JAVA能和其它编程语言(C++ , C, 汇编)和库进行交互。

“()V”JNI函数的参数和返回值,()"填的是参数(这里为空),返回值也为void空

处理的流程为根据设备类型判定设备后, 得到各个设备的相关属性,则需要得到更多得 信息。例如:果是交流或者 USB 设备,只需 要得到它们是否在线( onLine );如果是电 池设备,则需要得到更多的信息,例如状态 ( status ),健康程度( health ),容 量( capacity ),电压 ( voltage_now )等。

Linux 驱动 driver 维护着保存电池信息的一组文件 sysfs,供应用程序获取电源相关状态: 

[cpp] view plaincopy

#define AC_ONLINE_PATH "/sys/class/power_supply/ac/online" AC 电源连接状态   

#define USB_ONLINE_PATH "/sys/class/power_supply/usb/online" USB电源连接状态   

#define BATTERY_STATUS_PATH "/sys/class/power_supply/battery/status"充电状态   

#define BATTERY_HEALTH_PATH "/sys/class/power_supply/battery/health"电池状态   

#define BATTERY_PRESENT_PATH "/sys/class/power_supply/battery/present"使用状态   

#define BATTERY_CAPACITY_PATH "/sys/class/power_supply/battery/capacity"电池 level   

#define BATTERY_VOLTAGE_PATH "/sys/class/power_supply/battery/batt_vol"电池电压   

#define BATTERY_TEMPERATURE_PATH "/sys/class/power_supply/battery/batt_temp"电池温度   

#define BATTERY_TECHNOLOGY_PATH "/sys/class/power_supply/battery/technology"电池技术 当电池状态发生变化时,driver 会更新这些文件。传送信息到java   

先看一下/frameworks/base/services/jni/com_android_server_BatteryService.cpp的register_android_server_BatteryService方法。可以看到,每个信息都是从相应的文件中读取到的。

/frameworks/base/services/java/com/android/server/BatteryService.java中注册一个UEventObserver,每次电池信息有更新时,会调用update(),update()方法分两步,先调用native_update()方法通过JNI读取上面几个文件中的信息,然后通过Broadcast广播出去。

 TAG = BatteryServices.class.getSimpleName(); //得到类的简写名称BatteryServices

再看一下应用程序层面如何获取这些信息的。

/packages/apps/Settings/src/com/android/settings/BatteryInfo.java文件中,在onResume()方法中通过registerReceiver(mIntentReceiver, mIntentFilter);注册一个Receiver,最终在onReceive()方法中获取信息。

3 、JAVA 代码

代码路径:

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

frameworks/base/core/java/android/os/ : android.os :包中和Battery 相关的部分
frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/:和Battery 相关的内部部分 BatteryService.java 通过调用, BatteryService JNI来实现com.android.server包中的
BatteryService类。BatteryManager.java中定义了一些 JAVA 应用程序层可以使用的常量。



       电池系统在驱动程序层以上的部分都是Android 系统中默认的内容。在移植的过程中基本不需要改动。电池系统需要移植的部分仅有Battery驱动程序。Battery 驱动程序用Linux 标准的Power Supply驱动程序与上层的接口是sys文件系统,主要用于读取sys文件系统中的文件来获取电池相关的信息。整个系统中各部件的联系:

BatteryService 作为电池及充电相关的服务: 监听 Uevent、读取sysfs 里中的状态 、广播Intent.ACTION_BATTERY_CHANGED。

(1)、mUEventObserver

BatteryService实现了一个UevenObserver mUEventObserver。uevent是Linux 内核用来向用户空间主动上报事件的机制,对于JAVA程序来说,只实现 UEventObserver的虚函数 onUEvent,然后注册即可。

BatteryService只关注 power_supply 的事件,所以在构造函数注册:

(2)、update()

update读取sysfs文件做到同步取得电池信息, 然后根据读到的状态更新 BatteryService 的成员变量,并广播一个Intent来通知其它关注电源状态的 组件。

当kernel有power_supply事件上报时, mUEventObserver调用update()函数,然后update 调用native_update从sysfs中读取相关状态(com_android_server_BatteryService.cpp):

(3)、sysfs

Linux 驱动 driver 维护着保存电池信息的一组文件 sysfs,供应用程序获

取电源相关状态:

二、Uevent部分

 

Uevent是内核通知android有状态变化的一种方法,比如USB线插入、拔出,电池电量变化等等。其本质是内核发送(可以通过socket)一个字符串,应用层(android)接收并解释该字符串,获取相应信息。如下图所示,如果其中有信息变化,uevent触发,做出相应的数更新。



Android中的BatteryService及相关组件

1、Androiduevent架构

     Android很多事件都是通过uevent跟kernel来异步通信的。其中类UEventObserver是核心。UEventObserver接收kernel的uevent信息的抽象类。

(1)、server层代码

       battery server:

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

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

(2)、java层代码

      frameworks/base/core/java/android/os/UEventObserver.java
(3)、JNI层代码

        frameworks/base/core/jni/android_os_UEventObserver.cpp
(4)、底层代码

         hardware/libhardware_legacy/uevent/uevent.c

读写kernel的接口socket(PF_NETLINK,SOCK_DGRAM, NETLINK_KOBJECT_UEVENT);
2、UEventObserver的使用
类UEventObserver提供了三个接口给子类来调用:
(1)、onUEvent(UEvent event): 子类必须重写这个onUEvent来处理uevent。
(2)、startObserving(Stringmatch): 启动进程,要提供一个字符串参数。
(3)、stopObserving(): 停止进程。
   例子://在BatteryService.java中

 

[java] view plaincopy

mUEventObserver.startObserving("SUBSYSTEM=power_supply");  

       private UEventObserver mUEventObserver = new UEventObserver() {  

       @Override  

             public void onUEvent(UEventObserver.UEvent event) {  

              update();  

             }  

       };  

 在UEvent thread中会不停调用 update()方法,来更新电池的信息数据。
3、vold server分析

(1)、在system/vold/NetlinkManager.cpp中:

[cpp] view plaincopy

if ((mSock = socket(PF_NETLINK,SOCK_DGRAM,NETLINK_KOBJECT_UEVENT)) < 0) {  

              SLOGE("Unable to create uevent socket: %s", strerror(errno));  

              return -1;  

      }  

      if (setsockopt(mSock, SOL_SOCKET, SO_RCVBUFFORCE, &sz, sizeof(sz)) < 0) {  

              SLOGE("Unable to set uevent socket options: %s", strerror(errno));  

              return -1;  

      }  

      if (bind(mSock, (struct sockaddr *) &nladdr, sizeof(nladdr)) < 0) {  

              SLOGE("Unable to bind uevent socket: %s", strerror(errno));  

              return -1;  

      }  

 (2)、然后在system/vold/NetlinkHandler.cpp的NetlinkHandler::onEvent中处理  

[cpp] view plaincopy

void NetlinkHandler::onEvent(NetlinkEvent *evt) {  

         VolumeManager *vm = VolumeManager::Instance();  

        const char *subsys = evt->getSubsystem();  

        if (!subsys) {  

              SLOGW("No subsystem found in netlink event");  

              return;  

        }  

        if (!strcmp(subsys, "block")) {  

              vm->handleBlockEvent(evt);  

        } else if (!strcmp(subsys, "switch")) {  

              vm->handleSwitchEvent(evt);  

        } else if (!strcmp(subsys, "battery")) {  

        } else if (!strcmp(subsys, "power_supply")) {  

        }  

}  

(3)、在system/core/libsysutils/src/NetlinkListener.cpp中监听。

4、batteryserver分析


   java代码:frameworks/frameworks/base/services/java/com/android/server/BatteryService.java

   JNI代码: frameworks/base/services/jni/com_android_server_BatteryService.cpp

  (1)、BatteryService是跑在system_process当中,在系统初始化的时候启动

如下在BatteryService.java中:

[java] view plaincopy

Log.i(TAG, “Starting Battery Service.”);  

BatteryService battery = new BatteryService(context);  

ServiceManager.addService(“battery”, battery);  

   (2)、数据来源
       BatteryService通过JNI(com_android_server_BatteryService.cpp)读取数据。
        BatteryService通过JNI注册的不仅有函数,还有变量。 如下:BatteryService是跑在system_process当中,在系统初始化的时候启动,如下在BatteryService.java中:

[java] view plaincopy

  //##############在BatteryService.java中声明的变量################  

  private boolean mAcOnline;  

  private boolean mUsbOnline;  

  private int mBatteryStatus;  

  private int mBatteryHealth;  

  private boolean mBatteryPresent;  

  private int mBatteryLevel;  

  private int mBatteryVoltage;  

  private int mBatteryTemperature;  

  private String mBatteryTechnology;  

//在BatteryService.java中声明的变量,在com_android_server_BatteryService.cpp中共用,即在com_android_server_BatteryService.cpp中其实操作的也是BatteryService.java中声明的变量。  

gFieldIds.mAcOnline = env->GetFieldID(clazz, “mAcOnline”, “Z”);  

gFieldIds.mUsbOnline = env->GetFieldID(clazz, “mUsbOnline”, “Z”);  

gFieldIds.mBatteryStatus = env->GetFieldID(clazz, “mBatteryStatus”, “I”);  

gFieldIds.mBatteryHealth = env->GetFieldID(clazz, “mBatteryHealth”, “I”);  

gFieldIds.mBatteryPresent = env->GetFieldID(clazz, “mBatteryPresent”, “Z”);  

gFieldIds.mBatteryLevel = env->GetFieldID(clazz, “mBatteryLevel”, “I”);  

gFieldIds.mBatteryTechnology = env->GetFieldID(clazz, “mBatteryTechnology”, Ljava/lang/String;”);  

gFieldIds.mBatteryVoltage = env->GetFieldID(clazz, “mBatteryVoltage”, “I”);  

gFieldIds.mBatteryTemperature = env->GetFieldID(clazz, “mBatteryTemperature”, “I”);  

//上面这些变量的值,对应是从下面的文件中读取的,一只文件存储一个数值。  

#define AC_ONLINE_PATH “/sys/class/power_supply/ac/online”  

#define USB_ONLINE_PATH “/sys/class/power_supply/usb/online”  

#define BATTERY_STATUS_PATH “/sys/class/power_supply/battery/status”  

#define BATTERY_HEALTH_PATH “/sys/class/power_supply/battery/health”  

#define BATTERY_PRESENT_PATH “/sys/class/power_supply/battery/present”  

#define BATTERY_CAPACITY_PATH “/sys/class/power_supply/battery/capacity”  

#define BATTERY_VOLTAGE_PATH “/sys/class/power_supply/battery/batt_vol”  

#define BATTERY_TEMPERATURE_PATH “/sys/class/power_supply/battery/batt_temp”  

#define BATTERY_TECHNOLOGY_PATH “/sys/class/power_supply/battery/technology”  

  (3)、数据传送
     BatteryService主动把数据传送给所关心的应用程序,所有的电池的信息数据是通过Intent传送出去的。在BatteryService.java中,Code如下:

[java] view plaincopy

Intent intent = new Intent(Intent.ACTION_BATTERY_CHANGED);  

intent.addFlags(Intent.FLAG_RECEIVER_REGISTERED_ONLY);  

intent.putExtra(“status”, mBatteryStatus);  

intent.putExtra(“health”, mBatteryHealth);  

intent.putExtra(“present”, mBatteryPresent);  

intent.putExtra(“level”, mBatteryLevel);  

intent.putExtra(“scale”, BATTERY_SCALE);  

intent.putExtra(“icon-small”, icon);  

intent.putExtra(“plugged”, mPlugType);  

intent.putExtra(“voltage”, mBatteryVoltage);  

intent.putExtra(“temperature”, mBatteryTemperature);  

intent.putExtra(“technology”, mBatteryTechnology);  

ActivityManagerNative.broadcastStickyIntent(intent, null);
 

(4)、数据接收

 应用如果想要接收到BatteryService发送出来的电池信息,则需要注册一个Intent为Intent.ACTION_BATTERY_CHANGED的BroadcastReceiver。
       注册方法如下:

[java] view plaincopy

IntentFilter mIntentFilter = new IntentFilter();  

mIntentFilter.addAction(Intent.ACTION_BATTERY_CHANGED);  

registerReceiver(mIntentReceiver, mIntentFilter);  

private BroadcastReceiver mIntentReceiver = new BroadcastReceiver() {  

    @Override  

    public void onReceive(Context context, Intent intent) {  

        // TODO Auto-generated method stub  

        String action = intent.getAction();  

        if (action.equals(Intent.ACTION_BATTERY_CHANGED)) {  

            int nVoltage = intent.getIntExtra(“voltage”, 0);  

            if(nVoltage!=0){  

                mVoltage.setText(“V: ” + nVoltage + “mV – Success…”);  

            }  

            else{  

                mVoltage.setText(“V: ” + nVoltage + “mV – fail…”);  

            }  

        }  

    }  

};  

(5)、数据更新

        电池的信息会随着时间不停变化,自然地,就需要考虑如何实时的更新电池的数据信息。在BatteryService启动的时候,会同时通过UEventObserver启动一个onUEvent Thread。每一个Process最多只能有一个onUEvent Thread,即使这个Process中有多个UEventObserver的实例。当在一个Process中,第一次Call startObserving()方法后,这个UEvent thread就启动了。而一旦这个UEvent
thread启动之后,就不会停止。
       //在BatteryService.java中

 

[java] view plaincopy

mUEventObserver.startObserving(“SUBSYSTEM=power_supply”);  

private UEventObserver mUEventObserver = new UEventObserver() {  

    @Override  

    public void onUEvent(UEventObserver.UEvent event) {  

        update();  

    }  

};  

    在UEvent thread中会不停调用 update()方法,来更新电池的信息数据。
内容来自用户分享和网络整理,不保证内容的准确性,如有侵权内容,可联系管理员处理 点击这里给我发消息
标签: