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:

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。

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。