Android电源管理

 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:
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

分享到：

Linux Kernel and Android 休眠与唤醒 | frescale9.1 move app to sdcard 记录

• 2011-03-24 11:27
• 浏览 2063
• 评论(0)
• 分类:移动开发
• 查看更多

相关推荐

android电源管理

**Android电源管理** Android系统的电源管理是其操作系统中不可或缺的一部分，它负责有效地控制设备的电源消耗，以延长电池寿命，并确保设备在不同使用场景下的性能表现。本文将深入探讨Android电源管理的框架、...

Android 电源管理

Android 电源管理

android 电源管理

### Android电源管理详解 #### 一、概述 在Android系统中，电源管理是一个非常重要的功能模块，它直接关系到移动设备的续航能力。良好的电源管理不仅能够提升用户体验，还能增加设备的整体性能。本文将深入探讨...

Android电源管理相关应用技巧分享

### Android电源管理相关应用技巧详解 #### 一、引言 随着智能手机的普及和技术的发展，Android作为主流的移动操作系统之一，其电源管理技术对于提升用户体验至关重要。本文将深入探讨Android电源管理的技术细节，...

浅析Wakelock机制与Android电源管理.pdf

浅析Wakelock机制与Android电源管理.pdf 摘要: 本文浅析了Android电源管理机制，特别是Wakelock机制在Android电源管理中的应用。Android电源管理是Android操作系统中的一项重要功能，旨在有效地管理电源，延长设备...

• 写一些ALSA的文章

  2011-11-17 15:43 1683
  什么是ALSA ALSA是Advance ...

• evdev的一个BUG

  2011-03-31 10:53 1807
       自己调试的系统 ...

• android移植整理

  2011-03-25 10:49 2235
  android 移植整理 ...

• Linux Kernel and Android 休眠与唤醒

  2011-03-24 17:33 2059
  Linux Kernel and Androi ...

• frescale9.1 move app to sdcard 记录

  2011-03-21 21:49 3973
  连接： http://purerain2002.spac ...

• Android.网络拨号脚本

  2011-03-15 18:40 3410
  Android 3G 拨号脚本     1.WCDMA ...

• 关于Android的prelink(Linux)

  2011-03-09 13:20 4456
  Android 添加库文件 (转：原文链接：http:/ ...

• Ubuntu xx中编译Android xx中软件安装

  2010-08-02 10:20 1057
  在Ubuntu中编译Android xx中可能会报错误， ...

Global site tag (gtag.js) - Google Analytics