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:

android HEALTHD如何更新电池电量 安卓电池容量校准_android电池电量更新

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。

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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:
intpower_supply_register(structdevice *parent,structpower_supply *psy);
voidpower_supply_unregister(structpower_supply *psy);
structpower_supply {
constchar*name;
enumpower_supply_type type;
enumpower_supply_property *properties;
size_tnum_properties;
char**supplied_to;
size_tnum_supplicants;
int(*get_property)(structpower_supply *psy,
enumpower_supply_property psp,
unionpower_supply_propval *val);
void(*external_power_changed)(structpower_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:
staticJNINativeMethod sMethods[] = {
{"native_update","()V", (void*)android_server_BatteryService_update},
};
上面的JNINativeMethod[cpp]view plaincopy
typedefstruct{
constchar* name;
constchar* 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JAVAC/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:
#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
mUEventObserver.startObserving("SUBSYSTEM=power_supply");
privateUEventObserver mUEventObserver =newUEventObserver() {
@Override
publicvoidonUEvent(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:
if((mSock = socket(PF_NETLINK,SOCK_DGRAM,NETLINK_KOBJECT_UEVENT)) 
SLOGE("Unable to create uevent socket: %s", strerror(errno));
return-1;
}
if(setsockopt(mSock, SOL_SOCKET, SO_RCVBUFFORCE, &sz,sizeof(sz)) 
SLOGE("Unable to set uevent socket options: %s", strerror(errno));
return-1;
}
if(bind(mSock, (structsockaddr *) &nladdr,sizeof(nladdr)) 
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
voidNetlinkHandler::onEvent(NetlinkEvent *evt) {
VolumeManager *vm = VolumeManager::Instance();
constchar*subsys = evt->getSubsystem();
if(!subsys) {
SLOGW("No subsystem found in netlink event");
return;
}
if(!strcmp(subsys,"block")) {
vm->handleBlockEvent(evt);
} elseif(!strcmp(subsys,"switch")) {
vm->handleSwitchEvent(evt);
} elseif(!strcmp(subsys,"battery")) {
} elseif(!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:
Log.i(TAG, “Starting Battery Service.”);
BatteryService battery = newBatteryService(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:
//##############在BatteryService.java中声明的变量################
privatebooleanmAcOnline;
privatebooleanmUsbOnline;
privateintmBatteryStatus;
privateintmBatteryHealth;
privatebooleanmBatteryPresent;
privateintmBatteryLevel;
privateintmBatteryVoltage;
privateintmBatteryTemperature;
privateString 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:
Intent intent =newIntent(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:
IntentFilter mIntentFilter =newIntentFilter();
mIntentFilter.addAction(Intent.ACTION_BATTERY_CHANGED);
registerReceiver(mIntentReceiver, mIntentFilter);
privateBroadcastReceiver mIntentReceiver =newBroadcastReceiver() {
@Override
publicvoidonReceive(Context context, Intent intent) {
// TODO Auto-generated method stub
String action = intent.getAction();
if(action.equals(Intent.ACTION_BATTERY_CHANGED)) {
intnVoltage = 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
mUEventObserver.startObserving(“SUBSYSTEM=power_supply”);
privateUEventObserver mUEventObserver =newUEventObserver() {
@Override
publicvoidonUEvent(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。