總體上來說Android的電源管理還是比較簡單的, 主要就是通過鎖和定時器來切換系統(tǒng)的狀態(tài),使系統(tǒng)的功耗降至最低,整個系統(tǒng)的電源管理架構(gòu)圖如下: (注該圖來自Steve Guo)

接下來我們從Java應(yīng)用層面, Android framework層面, Linux內(nèi)核層面分別進(jìn)行詳細(xì)的討論:

應(yīng)用層的使用:

Android提供了現(xiàn)成android.os.PowerManager類,該類用于控制設(shè)備的電源狀態(tài)的切換.

該類對外有三個接口函數(shù):

void goToSleep(long time); //強制設(shè)備進(jìn)入Sleep狀態(tài)

Note:

嘗試在應(yīng)用層調(diào)用該函數(shù),卻不能成功,出現(xiàn)的錯誤好象是權(quán)限不夠, 但在Framework下面的Service里調(diào)用是可以的.

newWakeLock(int flags, String tag);//取得相應(yīng)層次的鎖

flags參數(shù)說明:

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: 一旦有請求鎖時強制打開Screen和keyboard light

ON_AFTER_RELEASE: 在釋放鎖時reset activity timer

Note:

如果申請了partial wakelock,那么即使按Power鍵,系統(tǒng)也不會進(jìn)Sleep,如Music播放時

如果申請了其它的wakelocks,按Power鍵,系統(tǒng)還是會進(jìn)Sleep

void userActivity(long when, boolean noChangeLights);//User activity事件發(fā)生,設(shè)備會被切換到Full on的狀態(tài),同時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. 在使用以上函數(shù)的應(yīng)用程序中,必須在其Manifest.xml文件中加入下面的權(quán)限:

2. 所有的鎖必須成對的使用,如果申請了而沒有及時釋放會造成系統(tǒng)故障.如申請了partial wakelock,而沒有及時釋放,那系統(tǒng)就永遠(yuǎn)進(jìn)不了Sleep模式.

Android Framework層面:

其主要代碼文件如下:

frameworksbasecorejavaandroidosPowerManager.java

frameworksbaseservicesjavacomandroidserverPowerManagerService.java

frameworksbasecorejavaandroidosPower.java

frameworksbasecorejniandroid_os_power.cpp

hardwarelibhardwarepowerpower.c

其中PowerManagerService.java是核心, Power.java提供底層的函數(shù)接口,與JNI層進(jìn)行交互, JNI層的代碼主要在文件android_os_Power.cpp中,與Linux kernel交互是通過Power.c來實現(xiàn)的, Andriod跟Kernel的交互主要是通過sys文件的方式來實現(xiàn)的,具體請參考Kernel層的介紹.

這一層的功能相對比較復(fù)雜,比如系統(tǒng)狀態(tài)的切換,背光的調(diào)節(jié)及開關(guān),Wake Lock的申請和釋放等等,但這一層跟硬件平臺無關(guān),而且由Google負(fù)責(zé)維護(hù),問題相對會少一些,有興趣的朋友可以自己查看相關(guān)的代碼.

Kernel層:

其主要代碼在下列位置:

drivers/android/power.c

其對Kernel提供的接口函數(shù)有

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

EXPORT_SYMBOL(android_uninit_suspend_lock); //釋放suspend lock相關(guān)的資源

EXPORT_SYMBOL(android_lock_suspend); //申請lock,必須調(diào)用相應(yīng)的unlock來釋放它

EXPORT_SYMBOL(android_lock_suspend_auto_expire);//申請partial wakelock, 定時時間到后會自動釋放

EXPORT_SYMBOL(android_unlock_suspend); //釋放lock

EXPORT_SYMBOL(android_power_wakeup); //喚醒系統(tǒng)到on

EXPORT_SYMBOL(android_register_early_suspend); //注冊early suspend的驅(qū)動

EXPORT_SYMBOL(android_unregister_early_suspend); //取消已經(jīng)注冊的early suspend的驅(qū)動

提供給Android Framework層的proc文件如下:

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

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

"/sys/android_power/release_wake_lock" //釋放相應(yīng)的wake lock

"/sys/android_power/request_state" //請求改變系統(tǒng)狀態(tài),進(jìn)standby和回到wakeup兩種狀態(tài)

"/sys/android_power/state" //指示當(dāng)前系統(tǒng)的狀態(tài)

Android的電源管理主要是通過Wake lock來實現(xiàn)的,在最底層主要是通過如下三個隊列來實現(xiàn)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都會被插入到g_inactive_locks的隊列中,而當(dāng)前活動的partial wake lock都會被插入到g_active_partial_wake_locks隊列中, 活動的full wake lock被插入到g_active_full_wake_locks隊列中, 所有的partial wake lock 和full wake lock在過期后或unlock后都會被移到inactive的隊列,等待下次的調(diào)用.

在Kernel層使用wake lock步驟如下:

1. 調(diào)用函數(shù)android_init_suspend_lock初始化一個wake lock

2. 調(diào)用相關(guān)申請lock的函數(shù)android_lock_suspend 或 android_lock_suspend_auto_expire請求lock,這里只能申請partial wake lock, 如果要申請F(tuán)ull wake lock,則需要調(diào)用函數(shù)android_lock_partial_suspend_auto_expire(該函數(shù)沒有EXPORT出來),這個命名有點奇怪,不要跟前面的android_lock_suspend_auto_expire搞混了.[!--empirenews.page--]

3. 如果是auto expire的wake lock則可以忽略,不然則必須及時的把相關(guān)的wake lock釋放掉,否則會造成系統(tǒng)長期運行在高功耗的狀態(tài).

4. 在驅(qū)動卸載或不再使用Wake lock時請記住及時的調(diào)用android_uninit_suspend_lock釋放資源.

系統(tǒng)的狀態(tài):

USER_AWAKE, //Full on status

USER_NOTIFICATION, //Early suspended driver but CPU keep on

USER_SLEEP // CPU enter sleep mode

其狀態(tài)切換示意圖如下:

系統(tǒng)正常開機后進(jìn)入到AWAKE狀態(tài), Backlight會從最亮慢慢調(diào)節(jié)到用戶設(shè)定的亮度,系統(tǒng)screen off timer(settings->sound & display-> Display settings -> Screen timeout)開始計時,在計時時間到之前,如果有任何的activity事件發(fā)生,如Touch click, keyboard pressed等事件, 則將Reset screen off timer, 系統(tǒng)保持在AWAKE狀態(tài). 如果有應(yīng)用程序在這段時間內(nèi)申請了Full wake lock,那么系統(tǒng)也將保持在AWAKE狀態(tài), 除非用戶按下power key. 在AWAKE狀態(tài)下如果電池電量低或者是用AC供電screen off timer時間到并且選中Keep screen on while pluged in選項,backlight會被強制調(diào)節(jié)到DIM的狀態(tài).

如果Screen off timer時間到并且沒有Full wake lock或者用戶按了power key,那么系統(tǒng)狀態(tài)將被切換到NOTIFICATION,并且調(diào)用所有已經(jīng)注冊的g_early_suspend_handlers函數(shù), 通常會把LCD和Backlight驅(qū)動注冊成early suspend類型,如有需要也可以把別的驅(qū)動注冊成early suspend,這樣就會在第一階段被關(guān)閉. 接下來系統(tǒng)會判斷是否有partial wake lock acquired, 如果有則等待其釋放, 在等待的過程中如果有user activity事件發(fā)生,系統(tǒng)則馬上回到AWAKE狀態(tài);如果沒有partial wake lock acquired, 則系統(tǒng)會馬上調(diào)用函數(shù)pm_suspend關(guān)閉其它相關(guān)的驅(qū)動, 讓CPU進(jìn)入休眠狀態(tài).

系統(tǒng)在Sleep狀態(tài)時如果檢測到任何一個Wakeup source, 則CPU會從Sleep狀態(tài)被喚醒,并且調(diào)用相關(guān)的驅(qū)動的resume函數(shù),接下來馬上調(diào)用前期注冊的early suspend驅(qū)動的resume函數(shù),最后系統(tǒng)狀態(tài)回到AWAKE狀態(tài).這里有個問題就是所有注冊過early suspend的函數(shù)在進(jìn)Suspend的第一階段被調(diào)用可以理解,但是在resume的時候, Linux會先調(diào)用所有驅(qū)動的resume函數(shù),而此時再調(diào)用前期注冊的early suspend驅(qū)動的resume函數(shù)有什么意義呢?個人覺得android的這個early suspend和late resume函數(shù)應(yīng)該結(jié)合Linux下面的suspend和resume一起使用,而不是單獨的使用一個隊列來進(jìn)行管理.

由于本人對Android研究的時間還不長,也許其中有些地方理解不正確, 甚至是錯誤的, 請大家諒解. 如果大家發(fā)現(xiàn)有疑問的地方,有興趣也可以一起來討論.