电源管理

为了支持车辆专用的电源管理，Android 提供了 CarPowerManagementService 服务和 CarPowerManager 接口。

状态转换由车载主控单元 (VMCU) 触发。为了能够与 VMCU 通信，集成器必须实现几个组件。集成器负责与车载硬件抽象层 (VHAL) 和内核实现相集成。集成器还负责停用唤醒源，并确保不会无限期地推迟关闭。

术语

本文档中使用了以下术语：

系统设计

本节将介绍 AAOS 如何表示应用处理器的电源状态以及哪些模块会实现电源管理系统。本资料还将介绍这些模块如何协同工作以及状态转换通常如何发生。

汽车电源状态机

AAOS 使用状态机表示 AP 的电源状态。状态机提供的状态如下所示：

图 1. 汽车电源状态机。

最常见的状态转换以蓝色突出显示。以下是各种状态和常见的状态转换：

• 挂起到 RAM：车辆和 SoC 断电。不执行任何代码。SoC RAM 仍然通电。
• 等待 VHAL：当司机与车辆互动（例如，通过打开车门进行互动）时，VMCU 会向 SoC 供电。AAOS 从“挂起到 RAM”状态恢复并进入“等待 VHAL”状态，在该状态下，它会等待与 VHAL 进行协调。
• 开启：VHAL 指示 AAOS 进入“开启”状态。在此状态下，AAOS 完全运行并与司机互动。
• 关闭准备：当司机结束驾驶后，VHAL 会指示 AAOS 进入“关闭准备”状态。在此状态下，显示屏和音频处于关闭状态，AAOS 不会与司机互动。Android 系统仍在运行，可以自由更新应用和 Android 系统。如有更新，在更新完成后，Android 系统会进入“等待 VHAL 完成”状态。
• 等待 VHAL 完成：此时，AAOS 会通知 VHAL 它已准备好关闭。VMCU 应将 SoC 置于“深度睡眠”状态，并断开应用处理器的电源。然后，AAOS 将进入“挂起到 RAM”状态，但不执行任何代码。

电源管理模块

电源管理系统由以下模块组成：

内核中实现了深度休眠/休眠功能（将 Android 挂起到 RAM/磁盘）。此功能以位于 /sys/power/state 的特殊文件形式提供给用户空间。AAOS 通过将 mem 或 disk 写入此文件而挂起。

CPMS 与其他服务和 HAL 协调电源状态。CPMS 实现上述状态机，并在发生电源状态转换时向每个观察者发送通知。此服务还使用 VHAL 向硬件发送消息。

CPPD 管理电源政策，直至 CPMS 获得控制权为止。此外，它还会向原生监听器发送电源政策更改通知。

某些属性是在 VHAL 中定义的。为了与 VMCU 通信，CPMS 将读取和写入这些属性。应用可以使用在 CPM 中定义的接口来监控电源状态的变化。应用还能通过此接口注册电源政策监听器。此 API 可通过 Java 进行调用，并且带有 @hide/@System API 注解，这意味着它仅供特权应用使用。这些模块、应用和服务之间的关系如下所示：

图 2. 电源组件参考图。

消息序列

上一节介绍了组成电源管理系统的模块。本节使用“进入深度睡眠”和“退出深度睡眠”示例来说明模块与应用之间的通信方式：

进入深度睡眠

只有 VMCU 可以启动深度睡眠。启动深度睡眠后，VMCU 会通过 VHAL 向 CPMS 发送通知。CPMS 通过使用由 CPM 提供的新状态 ID 调用 onStateChanged() 方法，将状态更改为“关闭准备”并向所有观察者（监控 CPMS 的应用和服务）广播此状态转换。

CPM 在应用/服务与 CPMS 之间进行协调。在 CPM 的 onStateChanged() 方法中，同步调用应用/服务的 onStateChanged() 方法。大多数应用和服务需要完成其准备后才能从该调用返回。特权服务可以在为 PRE_SHUTDOWN_PREPARE、SUSPEND_ENTER 和 POST_SUSPEND_ENTER 返回后，异步继续关闭准备。在此情况下，特权服务应在完成准备时对提供的 CompletablePowerStateChangeFuture 对象调用 complete()。请注意，SHUTDOWN_PREPARE 不允许异步准备。在向 VHAL 发送 DEEP_SLEEP_ENTRY 之前，CPMS 会定期向 VHAL 发送推迟关闭的请求。

当所有 CPM 对象完成关闭准备后，CPMS 会向 VHAL 发送 AP_POWER_STATE_REPORT，VHAL 随后通知 VMCU，告知它 AP 已准备好挂起。CPMS 还会调用其挂起方法以挂起内核。

下图演示了上述流程：

图 3. 进入深度睡眠。

CPM 提供的编程接口

本节将介绍 CPM 为系统应用和服务提供的 Java API。借助此 API，系统软件可以：

• 监控 AP 中的电源状态更改。
• 应用电源政策。

您可以按照以下步骤调用 CPM 提供的 API：

1. 调用 Car API，以获取 CPM 实例。
2. 在第 1 步中创建的对象上调用适当的方法。

创建 CarPowerManager 对象

如需创建 CPM 对象，请调用 Car 对象的 getCarManager() 方法。此方法是用于创建 CPM 对象的外观模式。指定 android.car.Car.POWER_SERVICE 作为创建 CPM 对象的参数。

Car car = Car.createCar(this);
CarPowerManager powerManager =
  (CarPowerManager) car.getCarManager(android.car.Car.POWER_SERVICE);

CarPowerStateListener 与注册

系统应用和服务可以通过实现 CarPowerManager.CarPowerStateListener 来接收电源状态更改通知。此接口定义了一种方法 onStateChanged()，它是在 CPMS 的电源状态发生更改时调用的回调函数。以下示例定义了一个新的匿名类，用来实现此接口：

private final CarPowerManager.CarPowerStateListener powerListener =
  new CarPowerManager.CarPowerStateListener () {
    @Override
     public void onStateChanged(int state) {
       Log.i(TAG, "onStateChanged() state = " + state);
     }
};

如需指示此监听器对象监控电源状态转换，请创建一个新的执行线程，并将监听器和该线程注册到 CPM 对象：

executor = new ThreadPerTaskExecutor();
powerManager.setListener(powerListener, executor);

当电源状态发生更改时，系统会调用监听器对象的 onStateChanged() 方法，并使用一个值表示新的电源状态。实际值与电源状态之间的关联在 CarPowerManager 中进行定义，如下表中所示：

CarPowerStateListener 取消注册

如需取消注册已注册到 CPM 的所有监听器对象，请调用 clearListener 方法：

powerManager.clearListener();

Android 实现上的系统集成

集成器负责以下几项：

• 实现用于挂起 Android 的内核接口。
• 实现用于执行以下操作的 VHAL 函数：
  • 将挂起或关闭的启动消息从汽车传播到 Android。
  • 将关闭就绪消息从 Android 发送到汽车。
  • 通过 Linux 内核接口启动 Android 的关闭或挂起操作。
• 确保在设备处于挂起状态时停用所有唤醒源。
• 确保足够快速地关闭应用，以免无限期推迟关闭进程。
• 确保 BSP 根据电源政策开启（或关闭）设备组件，以免阻止挂起或休眠

内核接口：/sys/power/state

当应用或服务将 mem（适用于挂起到 RAM）或 disk（适用于挂起到磁盘）写入位于 /sys/power/state 的文件时，AAOS 会将设备置于挂起模式。集成器必须提供一项功能来监控此文件并将 Linux 置于“挂起”电源状态。此功能可能会向 VMCU 发送 GPIO 以通知 VMCU，告知它设备已彻底关闭。集成器还负责消除 VHAL 向 VMCU 发送最终消息与系统进入挂起或关闭模式之间的任何竞态条件。

VHAL 的责任

VHAL 可提供车载网络与 Android 之间的接口。VHAL 用途如下：

• 将挂起或关闭的启动消息从汽车传播到 Android。
• 将关闭就绪消息从 Android 发送到汽车。
• 通过 Linux 内核接口启动 Android 的关闭或挂起操作。

当 CPMS 通知 VHAL 它已准备好关闭时，VHAL 将关闭就绪消息发送到 VMCU。一般情况下，该消息由 UART、SPI 和 USB 等芯片外设进行传输。发送该消息后，CPMS 便会调用内核命令将设备挂起或关闭。在执行此操作之前，VHAL 或 BSP 可能会对 GPIO 进行相应的切换，以指示 VMCU 可以安全地断开设备的电源。

VHAL 必须支持以下属性，这些属性通过 VHAL 控制电源管理：

AP_POWER_STATE_REPORT

使用此属性报告 Android 的当前电源管理状态。此属性包含两个整数：

• int32Values[0]：当前状态的 VehicleApPowerStateReport 枚举。
• int32Values[1]：应推迟或进入睡眠或关闭状态的时间（以毫秒为单位）。此值的含义取决于第一个值。

第一个值可以采用以下值之一。VehicleApPowerStateReport.aidl 包含更具体的说明，这些说明存储在以下位置：hardware/interfaces/automotive/vehicle/aidl/android/hardware/automotive/vehicle。

状态可以自主设置，也可以响应请求通过 VMCU 进行设置。

AP_POWER_STATE_REQ

此属性由 VMCU 发送，用于将 Android 转换为不同的电源状态，并包含两个整数：

• int32Values[0]：VehicleApPowerStateReq 枚举值，表示要转换为的新状态。
• int32Values[1]：VehicleApPowerStateShutdownParam 枚举值。仅针对 SHUTDOWN_PREPARE 消息发送此值，可将其包含的选项发送给 Android。

第一个整数值表示 Android 要转换为的新状态。相应的语义在 VehicleApPowerStateReq.aidl 中进行了定义，如下所示：

VehicleApPowerStateShutdownParam 在 VehicleApPowerStateShutdownParam.aidl 中定义。此枚举包含以下元素：

唤醒源

当设备处于挂起模式时，集成器必须停用相应的唤醒源。常见的唤醒源包括检测信号、调制解调器、Wi-Fi 和蓝牙。唯一有效的唤醒源必须是为了唤醒 SoC 而来自 VMCU 的中断。这假设 VMCU 可以监听调制解调器以获取远程唤醒事件（如远程引擎启动）。如果将此功能推送到 AP，就必须再添加一个为调制解调器提供服务的唤醒源。

应用

OEM 必须小心地编写应用，以便可以快速关闭应用，而不是无限期地推迟该过程。

附录

源代码树中的目录

类图

此类图显示了电源管理系统中的 Java 类和接口：

图 4. 电源类图。

对象关系

图 5 说明了哪些对象会引用其他对象。边缘表示源对象保持对目标对象的引用。例如，VehicleHAL 引用 PropertyHalService 对象。

图 5. 对象引用图。