電源管理

為支援車輛專屬的電源管理功能，Android 提供 CarPowerManagementService 服務和 CarPowerManager 介面。

狀態轉換是由車輛主控單元 (VMCU) 觸發。如要與 VMCU 通訊，整合人員必須實作多個元件。整合人員負責與車輛硬體抽象層 (VHAL) 和核心實作項目整合，也負責停用喚醒來源，並確保不會無限期延後關機。

術語

本文會使用下列術語：

系統設計

本節說明 AAOS 如何表示應用程式處理器的電源狀態，以及哪些模組會實作電源管理系統。這份資料也說明這些模組如何共同運作，以及狀態轉換通常如何發生。

車輛電源狀態機器

AAOS 會使用狀態機器表示 AP 的電源狀態。狀態機提供下列狀態：

圖 1. 車輛電源狀態機器。

最常見的轉換會以藍色醒目顯示。這些是狀態和常見轉換：

• 暫停至 RAM。車輛和 SoC 關閉，沒有執行任何程式碼。SoC RAM 維持供電。
• 等待 VHAL。當駕駛人與車輛互動時 (例如開啟車門)，VMCU 會為 SoC 供電。AAOS 會從暫停至 RAM 狀態恢復，並進入「等待 VHAL」狀態，等待與 VHAL 協調。
• 開啟：VHAL 會告知 AAOS 進入「開啟」狀態。在這個狀態下，AAOS 會全面運作並與駕駛人互動。
• 準備關機。駕駛人結束駕駛後，VHAL 會告知 AAOS 進入準備關機狀態。在此狀態下，螢幕和音訊會關閉，AAOS 也不會與駕駛人互動。Android 系統仍會執行，並可更新應用程式和 Android 系統。完成更新 (如有) 後，Android 系統會進入「等待 VHAL 完成」狀態。
• 等待 VHAL 完成。此時，AAOS 會通知 VHAL 準備關機。VMCU 預計會將 SoC 置於深層睡眠狀態，並從應用程式處理器移除電源。AAOS 隨後會進入「暫停至 RAM」狀態，但不會執行任何程式碼。

電源管理模組

電源管理系統包含下列模組：

深層睡眠/休眠功能 (將 Android 暫停至 RAM/磁碟) 是在核心中實作。這項功能會以特殊檔案的形式向使用者空間公開，該檔案位於 /sys/power/state。只要將 mem 或 disk 寫入這個檔案，即可暫停 AAOS。

CPMS 會與其他服務和 HAL 協調電源狀態，CPMS 會實作上述狀態機器，並在發生電源狀態轉換時，向每個觀察器傳送通知。這項服務也會使用 VHAL 將訊息傳送至硬體。

CPPD 是電源政策的資訊來源，負責管理裝置生命週期內的電源政策，並將電源政策變更通知 CPMS、VHAL 和其他原生監聽器。CPMS 會將電源政策變更要求委派給 CPPD。

CPMS 會讀取及寫入與電源狀態相關的 VHAL 屬性 (例如 AP_POWER_STATE_REQ 和 AP_POWER_STATE_REPORT)，藉此與 VMCU 通訊。應用程式可以使用 CPM 中定義的介面監控電源狀態變化。應用程式也可以透過這個介面註冊電源政策監聽器。這個 Java API 會使用 @SystemApi 和 @hide 註解，因此只有具備權限的應用程式才能使用。下圖說明這些模組、應用程式和服務之間的關係：

圖 2. 電源元件參考圖。

訊息序列

前一節說明瞭構成電源管理系統的模組。本節將使用「進入深層睡眠」和「退出深層睡眠」範例，說明模組和應用程式的通訊方式：

進入深層睡眠

只有 VMCU 可以啟動深層睡眠。啟動深層睡眠後，VMCU 會透過 VHAL 將通知傳送至 CPMS。CPMS 會將狀態變更為 SHUTDOWN PREPARE，並透過呼叫 onStateChanged() 方法，將這項狀態轉換廣播給所有觀察者 (監控 CPMS 的應用程式和服務)，其中包含 CPM 提供的新狀態 ID。

CPM 會在應用程式/服務和 CPMS 之間進行中介。應用程式/服務的 onStateChanged() 方法會在 CPM 的 onStateChanged() 方法中同步叫用。大多數應用程式和服務都必須完成準備作業，才能從這項呼叫傳回。特權服務可在傳回 PRE_SHUTDOWN_PREPARE、SUSPEND_ENTER、POST_SUSPEND_ENTER 後，繼續以非同步方式準備。在本例中，準備完成時，具備權限的服務應在提供的 CompletablePowerStateChangeFuture 物件上呼叫 complete()。請注意，SHUTDOWN_PREPARE不允許非同步準備。在將 DEEP_SLEEP_ENTRY 傳送至 VHAL 之前，CPMS 會定期將關機延後要求傳送至 VHAL。

所有 CPM 物件完成關機準備後，CPMS 會將 AP_POWER_STATE_REPORT 傳送至 VHAL，然後 VHAL 會通知 VMCU，AP 已準備好暫停。CPMS 也會呼叫其暫停方法，暫停核心。

上述順序如下圖所示：

圖 3. 進入深層睡眠。

CPM 提供的程式設計介面

本節說明 CPM 為系統應用程式和服務提供的 Java API。這個 API 可讓系統軟體執行下列作業：

• 監控 AP 的電源狀態變化。
• 套用電源政策。

請按照下列步驟呼叫 CPM 提供的 API：

1. 如要取得 CPM 執行個體，請呼叫 Car API。
2. 呼叫在步驟 1 中建立的物件上適當的方法。

建立 CarPowerManager 物件

如要建立 CPM 物件，請呼叫 Car 物件的 getCarManager() 方法。這個方法是建立 CPM 物件的 Facade。請指定 android.car.Car.POWER_SERVICE 做為引數，建立 CPM 物件。

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

CarPowerStateListener 和註冊

系統應用程式和服務可以實作 CarPowerManager.CarPowerStateListener，接收電源狀態變更通知。這個介面定義了一個方法 onStateChanged()，這是 CPMS 電源狀態變更時會叫用的回呼函式。以下範例定義了實作介面的新匿名類別：

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

如要指示這個監聽器物件監控電源狀態轉換，請建立新的執行緒，並向 CPM 物件註冊監聽器和這個執行緒：

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

電源狀態變更時，系統會使用代表新電源狀態的值，叫用接聽程式物件的 onStateChanged() 方法。實際值與電源狀態之間的關聯定義於 CarPowerManager，如下表所示：

取消註冊 CarPowerStateListener

如要取消註冊向 CPM 註冊的所有接聽器物件，請呼叫 clearListener 方法：

powerManager.clearListener();

在 Android 實作中整合系統

整合人員負責下列事項：

• 實作核心介面，暫停 Android。
• 實作 VHAL 函式，以：
  • 將暫停或關機的啟動程序從車輛傳播至 Android。
  • 從 Android 裝置傳送關機準備就緒訊息給車輛。
  • 透過 Linux 核心介面啟動 Android 關機或暫停程序。
• 請確保裝置處於暫停狀態時，所有喚醒來源都已停用。
• 確保應用程式能快速關閉，以免無限期延後關機程序。
• 請確保 BSP 會根據電源政策開啟 (或關閉) 裝置元件，以免阻礙暫停或休眠

核心介面：/sys/power/state

當應用程式或服務將 mem (暫停至 RAM) 或 disk (暫停至磁碟) 寫入 /sys/power/state 的檔案時，AAOS 會將裝置置於暫停模式。整合人員必須提供監控這個檔案的函式，並將 Linux 設為暫停電源狀態。這項函式可能會將 GPIO 傳送至 VMCU，通知 VMCU 裝置已完全關機。整合人員也負責移除 VHAL 將最終訊息傳送至 VMCU，以及系統進入暫停或關機模式之間的任何競爭條件。

VHAL 責任

VHAL 可在車輛網路和 Android 之間提供介面。VHAL：

• 將車輛發出的暫停或關機要求傳播至 Android。
• 從 Android 傳送關機準備就緒訊息至車輛。
• 透過 Linux 核心介面啟動 Android 的關機或暫停程序。

當 CPMS 通知 VHAL 準備關機時，VHAL 會將關機準備就緒訊息傳送至 VMCU。通常，UART、SPI 和 USB 等晶片上周邊裝置會傳輸訊息。訊息傳送完畢後，CPMS 會呼叫核心指令，暫停或關閉裝置。在此之前，VHAL 或 BSP 可能會切換 GPIO，指示 VMCU 可以安全地從裝置移除電源。

VHAL 必須支援下列屬性，透過 VHAL 控制電源管理：

AP_POWER_STATE_REPORT

使用這項屬性回報 Android 目前的電源管理狀態。這項屬性包含兩個整數：

• int32Values[0]：目前狀態的 VehicleApPowerStateReport 列舉。
• int32Values[1]：延後、休眠或關機的時間 (以毫秒為單位)。這個值的意義取決於第一個值。

第一個值可採用下列其中一個值。VehicleApPowerStateReport.aidl 包含更具體的說明，這些說明會儲存在 hardware/interfaces/automotive/vehicle/aidl/android/hardware/automotive/vehicle 中。

狀態可以自主設定，也可以透過 VMCU 回應要求。

AP_POWER_STATE_REQ

VMCU 會傳送這項屬性，將 Android 轉換為不同的電源狀態，並包含兩個整數：

• int32Values[0]：VehicleApPowerStateReq 列舉值，代表要轉換的新狀態。
• int32Values[1]：VehicleApPowerStateShutdownParam 列舉值。這個值只會針對 SHUTDOWN_PREPARE 訊息傳送，並將所含選項傳輸至 Android。

第一個整數值代表 Android 要轉換的新狀態。語意定義於 VehicleApPowerStateReq.aidl，如下所示：

VehicleApPowerStateShutdownParam 是在 VehicleApPowerStateShutdownParam.aidl 中定義的。這個列舉包含下列元素：

喚醒來源

裝置處於暫停模式時，整合人員必須停用適當的喚醒來源。常見的喚醒來源包括心跳、數據機、Wi-Fi 和藍牙。唯一有效的喚醒來源必須是 VMCU 的中斷，才能喚醒 SoC。這項假設的前提是 VMCU 可以監聽數據機，以接收遠端喚醒事件 (例如遠端啟動引擎)。如果這項功能推送至 AP，則必須新增另一個喚醒來源，才能為數據機提供服務。

應用程式

原始設備製造商必須謹慎編寫應用程式，確保應用程式能快速關閉，不會無限期延後程序。

附錄

原始碼樹中的目錄

類別圖

這個類別圖表顯示電源管理系統中的 Java 類別和介面：

圖 4. 電源類別圖。

物件關係

圖 5 說明哪些物件參照其他物件。邊緣表示來源物件參照目標物件。舉例來說，VehicleHAL 參照 PropertyHalService 物件。

圖 5. 物件參照圖。