Android的电源管理

发 布 时 间 :2010-01-20 来 源 :csdn 作 者 :hzdysymbol 浏 览 :360 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. ================================================================================
译自:http://coooe.com/android-power-management-mechanism.htmAndroid电源管理机制分析 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。

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resetactivitytimer
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:
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 wakelock都会被插入到g_active_partial_wake_locks队列中, 活动的full wakelock被插入到g_active_full_wake_locks队列中, 所有的partial wake lock 和full wakelock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 wakelock,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 offtimer(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, keyboardpressed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 whilepluged 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powerkey,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 lockacquired, 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earlysuspend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earlysuspend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earlysuspend驱动的resume函数有什么意义呢?个人觉得android的这个early suspend和lateresume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.

==================================================================

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。

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队列来实现其管理:

LIST_HEAD(dpm_list);


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Times New Rom

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  • 2011-03-24 11:27
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地球小野花
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