Управление питанием

Для поддержки управления питанием, специфичного для конкретного автомобиля, Android предоставляет службу CarPowerManagementService и интерфейс CarPowerManager .

Переходы состояний инициируются главным блоком управления транспортным средством (VMCU). Для связи с VMCU интеграторы должны реализовать несколько компонентов. Интеграторы отвечают за интеграцию с уровнем аппаратной абстракции транспортного средства (VHAL) и реализацией ядра. Интеграторы также отвечают за отключение источников пробуждения и обеспечение того, чтобы выключения не откладывались на неопределенный срок.

Терминология

В данном документе используются следующие термины:

Проектирование системы

В этом разделе описывается, как AAOS представляет состояние питания процессора приложения и какие модули реализуют систему управления питанием. Также описывается, как эти модули взаимодействуют друг с другом и как обычно происходят переходы между состояниями.

Автомобильный энергетический конечный автомат

AAOS использует конечный автомат для представления состояния питания точки доступа. Конечный автомат предоставляет состояния, показанные ниже:

Рисунок 1. Условный автомат управления автомобилем.

Наиболее распространенные переходы выделены синим цветом. Вот состояния и наиболее распространенные переходы:

• Режим приостановки работы с сохранением данных в ОЗУ. Автомобиль и SoC выключены. Код не выполняется. Питание ОЗУ SoC поддерживается.
• Ожидание VHAL. Когда водитель взаимодействует с транспортным средством, например, открывая дверь, VMCU подает питание на SoC. AAOS возобновляет работу из состояния Suspend-to-RAM и переходит в режим ожидания VHAL, где ожидает координации с VHAL.
• Включено. VHAL дает команду AAOS перейти в состояние «Включено». В этом состоянии AAOS работает в полном объеме и взаимодействует с драйвером.
• Подготовка к выключению. Когда водитель заканчивает движение, VHAL дает команду AAOS перейти в состояние подготовки к выключению. В этом состоянии дисплей и звук выключены, и AAOS не взаимодействует с водителем. Система Android продолжает работать и может обновлять приложения и саму систему Android. После завершения обновлений, если таковые имеются, система Android переходит в состояние ожидания завершения работы VHAL.
• Дождитесь завершения работы VHAL. В этот момент AAOS сообщает VHAL о готовности к завершению работы. Ожидается, что VMCU переведет SoC в режим глубокого сна и отключит питание процессора приложений. Затем AAOS переходит в состояние приостановки в ОЗУ, хотя никакой код не выполняется.

модули управления питанием

Система управления питанием состоит из следующих модулей:

Функция глубокого сна/гибернации (приостановка работы Android с сохранением данных в ОЗУ/на диск) реализована в ядре. Эта функция доступна пользователю в виде специального файла, расположенного по адресу /sys/power/state . Приостановка работы AAOS осуществляется путем записи данных в этот файл mem или disk .

CPMS координирует состояние питания с другими службами и HAL. CPMS реализует описанный выше конечный автомат и отправляет уведомления каждому наблюдателю при переходе состояния питания. Эта служба также использует VHAL для отправки сообщений оборудованию.

CPPD является источником достоверной информации о политиках управления питанием. Он управляет политиками управления питанием на протяжении всего жизненного цикла устройства и уведомляет CPMS, VHAL и другие собственные обработчики об изменениях в политиках управления питанием. CPMS делегирует запросы на изменение политик управления питанием CPPD.

Модуль CPMS взаимодействует с VMCU, считывая и записывая свойства VHAL, связанные с состоянием питания, такие как AP_POWER_STATE_REQ и AP_POWER_STATE_REPORT . Приложения могут использовать интерфейс, определенный в CPM, для мониторинга изменений состояния питания. Этот интерфейс также позволяет приложениям регистрировать слушатели политик питания . Данный Java API аннотирован аннотациями @SystemApi и @hide , что делает его доступным только для привилегированных приложений. Взаимосвязь между этими модулями, приложениями и службами показана ниже:

Рисунок 2. Схема расположения силовых компонентов.

Последовательность сообщений

В предыдущем разделе были описаны модули, составляющие систему управления питанием. В этом разделе на примерах перехода в режим глубокого сна и выхода из него объясняется, как модули и приложения взаимодействуют друг с другом:

Погрузитесь в глубокий сон

Только VMCU может инициировать глубокий сон. После инициирования глубокого сна VMCU отправляет уведомление в CPMS через VHAL. CPMS изменяет состояние на SHUTDOWN PREPARE и передает информацию об этом переходе всем наблюдателям (приложениям и службам, которые отслеживают CPMS), вызывая метод onStateChanged() с новым идентификатором состояния, предоставленным CPM.

CPM выступает посредником между приложениями/сервисами и CPMS. Метод onStateChanged() для приложений/сервисов вызывается синхронно в методе onStateChanged() CPM. Большинству приложений и сервисов необходимо завершить подготовку перед возвратом из этого вызова. Привилегированным сервисам разрешено продолжать подготовку асинхронно после возврата для PRE_SHUTDOWN_PREPARE , SUSPEND_ENTER , POST_SUSPEND_ENTER . В этом случае привилегированный сервис должен вызвать complete() для предоставленного объекта CompletablePowerStateChangeFuture после завершения подготовки. Обратите внимание, что асинхронная подготовка не допускается для SHUTDOWN_PREPARE . Перед отправкой DEEP_SLEEP_ENTRY в VHAL, CPMS периодически отправляет запросы на отсрочку завершения работы в VHAL.

Когда все объекты CPM завершают подготовку к выключению, CPMS отправляет AP_POWER_STATE_REPORT в VHAL, который затем уведомляет VMCU о готовности точки доступа к приостановке. CPMS также вызывает свой метод suspend, который приостанавливает работу ядра.

Описанная выше последовательность действий проиллюстрирована ниже:

Рисунок 3. Погружение в глубокий сон.

Программные интерфейсы, предоставляемые CPM

В этом разделе описывается Java API, предоставляемый CPM для системных приложений и служб. Этот API позволяет системному программному обеспечению:

• Отслеживайте изменения состояния питания точки доступа.
• Применяйте политику в области энергетики.

Выполните следующие шаги для вызова API, предоставляемых CPM:

1. Для получения экземпляра CPM вызовите Car API.
2. Вызовите соответствующий метод для объекта, созданного на шаге 1.

Создайте объект CarPowerManager.

Для создания объекта CPM вызовите метод getCarManager() объекта Car. Этот метод является фасадом, используемым для создания объектов CPM. В качестве аргумента для создания объекта CPM укажите android.car.Car.POWER_SERVICE .

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

CarPowerStateListener и регистрация

Системные приложения и службы могут получать уведомления об изменении состояния питания, реализуя интерфейс CarPowerManager.CarPowerStateListener . Этот интерфейс определяет один метод onStateChanged() , который является функцией обратного вызова, вызываемой при изменении состояния питания CPMS. В следующем примере определяется новый анонимный класс, реализующий этот интерфейс:

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

Чтобы указать этому объекту-слушателю отслеживать переход состояния питания, создайте новый поток выполнения и зарегистрируйте слушатель и этот поток в объекте CPM:

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

При изменении состояния питания вызывается метод onStateChanged() объекта-слушателя со значением, представляющим новое состояние питания. Связь между фактическим значением и состоянием питания определяется в CarPowerManager и показана в следующей таблице:

CarPowerStateListener unregistration

Чтобы отменить регистрацию всех объектов-слушателей, зарегистрированных в CPM, вызовите метод clearListener :

powerManager.clearListener();

Интеграция системы в вашу Android-реализацию

Интеграторы несут ответственность за следующие пункты:

• Реализация интерфейса ядра для приостановки работы Android.
• Реализация функций VHAL для:
  • Передайте инициирование приостановки или выключения системы с автомобиля на Android.
  • Отправить сообщение о готовности к выключению с Android на автомобиль.
  • Инициируйте выключение или приостановку работы Android через интерфейс ядра Linux.
• Убедитесь, что все источники пробуждения отключены, когда устройство находится в режиме ожидания.
• Убедитесь, что приложения завершают работу достаточно быстро, чтобы не приходилось бесконечно откладывать процесс выключения.
• Убедитесь, что BSP включает (или выключает) компоненты устройства в соответствии с политикой электропитания, чтобы не блокировать режимы приостановки или гибернации.

Интерфейс ядра: /sys/power/state

AAOS переводит устройство в режим приостановки, когда приложение или служба записывает данные в mem для режима приостановки — в disk , для режима приостановки — на диск) в файл, расположенный по адресу /sys/power/state . Интегратор должен предоставить функцию, которая отслеживает этот файл и переводит Linux в состояние приостановки питания. Эта функция может отправлять GPIO на VMCU, чтобы уведомить его о полном выключении устройства. Интегратор также отвечает за устранение любых состояний гонки между отправкой VHAL последнего сообщения на VMCU и переходом системы в режим приостановки или выключения.

ответственность VHAL

VHAL обеспечивает интерфейс между автомобильной сетью и Android. VHAL:

• Передает информацию о начале приостановки или выключения системы с автомобиля на Android.
• Отправляет сообщение о готовности к выключению с Android в автомобиль.
• Инициирует выключение или приостановку работы Android через интерфейс ядра Linux.

Когда CPMS сообщает VHAL о готовности к выключению, VHAL отправляет сообщение о готовности к выключению в VMCU. Как правило, это сообщение передают встроенные периферийные устройства, такие как UART, SPI и USB. После отправки сообщения CPMS вызывает команду ядра для приостановки или выключения устройства. Перед этим VHAL или BSP могут переключить вывод GPIO, чтобы дать указание VMCU о безопасном отключении питания устройства.

VHAL должен поддерживать следующие свойства, которые управляют питанием через VHAL:

AP_POWER_STATE_REPORT

Используйте это свойство для отображения текущего состояния управления питанием Android. Это свойство содержит два целых числа:

• int32Values[0] : VehicleApPowerStateReport перечисление текущего состояния.
• int32Values[1] : Время в миллисекундах, на которое нужно отложить выполнение, перейти в спящий режим или завершить работу. Значение этого параметра зависит от первого параметра.

Первое значение может принимать одно из следующих значений. VehicleApPowerStateReport.aidl содержит более подробные описания, которые хранятся в каталоге hardware/interfaces/automotive/vehicle/aidl/android/hardware/automotive/vehicle .

Состояние может быть установлено автономно или в ответ на запрос через VMCU.

AP_POWER_STATE_REQ

Это свойство отправляется модулем VMCU для перевода Android в другое состояние энергопотребления и содержит два целых числа:

• int32Values[0] : Значение перечисления VehicleApPowerStateReq , представляющее новое состояние, в которое следует перейти.
• int32Values[1] : Значение перечисления VehicleApPowerStateShutdownParam . Это значение отправляется только для сообщения SHUTDOWN_PREPARE и передает Android содержащиеся в нем параметры.

Первое целочисленное значение представляет собой новое состояние, в которое должен перейти Android. Семантика определена в VehicleApPowerStateReq.aidl и приведена ниже:

VehicleApPowerStateShutdownParam определен в файле VehicleApPowerStateShutdownParam.aidl . Этот перечислимый тип содержит следующие элементы:

Источники пробуждения

Интегратор должен отключить соответствующие источники пробуждения, когда устройство находится в режиме ожидания. К распространенным источникам пробуждения относятся сигналы активности, модем, Wi-Fi и Bluetooth. Единственным допустимым источником пробуждения должно быть прерывание от VMCU для пробуждения SoC. Это предполагает, что VMCU может отслеживать события удаленного пробуждения от модема (например, удаленный запуск двигателя). Если эта функциональность передается на точку доступа, необходимо добавить еще один источник пробуждения для обслуживания модема.

Приложения

Производителям оборудования необходимо тщательно продумывать дизайн приложений, чтобы их можно было быстро отключить, а не откладывать этот процесс на неопределенный срок.

Приложение

Каталоги в дереве исходного кода

Диаграмма классов

На этой диаграмме классов отображаются Java-классы и интерфейсы в системе управления питанием:

Рисунок 4. Диаграмма классов мощности.

Объектные отношения

На рисунке 5 показано, какие объекты имеют ссылки на другие объекты. Ребро означает, что исходный объект содержит ссылку на целевой объект. Например, объект VehicleHAL имеет ссылку на объект PropertyHalService.

Рисунок 5. Схема расположения объектов.