Android AutoMotive—CarPowerManagementService

1、电源状态概述

电源管理是Android AutoMotive OS中较手机Android系统差异化比较大的模块，这是因为车机面临的使用场景比手机更加复杂。既要考虑车辆短时间使用间隔的休眠，也要考虑长时间停放下的关机；休眠状态下可以快速响应唤醒，但是这种状态如果管理不好，又会存在持续耗电的情况，如果电瓶亏电，后果就很严重；同时我们还要考虑到车机系统的OTA升级，通常是在人离开车后，车辆空闲的状态去做的升级，称之为地库模式；还有哨兵模式，在车辆停放的时候摄像头会开启；以及远程控车，通过TBox唤醒车机系统，等等。
对于Android AutoMotive OS，电源状态的迁移如下：

（1） 车机系统处于STR（Suspend To RAM）深度睡眠状态，此时CUP已经掉电，但是RAM内存还保持着原有的数据；
（2） 用户操作车辆，唤醒车机系统，VHAL（Vehicle HAL，车辆硬件抽象层）开始启动车辆相关服务；
（3） 车机系统启动完成；
（4） 用户停止使用车辆，触发关机前的准备流程，等待上层APP做关机前的确认；
（5） 上层APP确认完毕可以关机，并通知到VHAL，等待VHAL关闭；
（6） VHAL关闭完成，AP掉电，车机再次进入STR休眠状态。

2、CarPowerManager

CarPowerManagementService运行在Carservice进程中，它对上层APP提供的客户端API是CarPowerManager，它主要提供了如下几个方法：

CarPowerStateListenerWithCompletion监听器和CarPowerStateListener监听器不同的是，后者只有一个状态结果的通知；而前者的状态回调接口中，还包含了一个CompletableFuture对象，APP需要通过这个对象告诉CarPowerManagementService，APP层已经完成了关机前的动作，现在可以继续接下来的流程。
电源状态列表如下：

需要注意的是，调用setListenerWithCompletion方法除了需要android.car.permission.CAR_POWER权限外，还需要以system UID的用户组运行。这是因为CarPowerStateListenerWithCompletion监听的回调方法，是可以阻塞关机流程的，这必定是要核心的系统级应用和服务才能有权使用。
在手机Android系统中，我们可能会监听BOOT_COMPLETED开机广播，去做程序数据的初始化，但是在AAOS中，如果车机只是休眠唤醒且没有用户切换的情况下，是没有开机广播的。所以除了开机广播外，我们更应该监听电源状态，STATE_ON、STATE_SHUTDOWN_PREPARE是最为常用的，AAOS中特有的地库模式，就是基于对STATE_SHUTDOWN_PREPARE的监听实现的。

3、CarPowerManagementService

CarPowerManagementService的处理流程如下：

VMCU是车辆微控制器，电源的状态上报就是从它发出来的，通过厂商定制的VHAL层到达CarPowermanagementService，接下来就会处理不同的状态，以SHUTDOWN_PREPARE流程为例，代码如下：

// packages/services/Car/service/src/com/android/car/power/CarPowerManagementService.java
private void doHandlePowerStateChange() {
	switch (newState.mState) {
			case CpmsState.SHUTDOWN_PREPARE:
            handleShutdownPrepare(newState, prevState);
     }
}

然后调用到doShutdownPrepare()方法，这里会去给各个APP注册的监听器发送状态改变的回调：

private void doShutdownPrepare() {
	sendPowerManagerEvent(CarPowerManager.STATE_SHUTDOWN_PREPARE, timeoutMs);
    mHal.sendShutdownPrepare();
    waitForShutdownPrepareListenersToComplete(timeoutMs, intervalMs);
}

最后会执行到waitForCompletionAsync 方法：

// Waits for listeners to complete.
    // If {@code intervalMs} is non-positive value, it is ignored and the method waits up to
    // {@code timeoutMs}.
    private void waitForCompletionAsync(Runnable taskAtCompletion, Runnable taskAtInterval,
            long timeoutMs, long intervalMs) {
            
        //这里使用信号量去进程间通信，获取远程APP prepare的状态。
		boolean isNotified = mListenerCompletionSem.tryAcquire(waitTimeMs, TimeUnit.MILLISECONDS); 
		
		//超过最大等待时间，则进入下一步流程
		if (isLastWait) {
                 Slogf.w(TAG, "Waiting for listener completion is timeout(%d)",waitTimeMs);
                 taskAtCompletion.run(); 
                  return;
         }
         
		//判断所有的监听等待对象是否已经完成准备，等待队列为空之后，也会进入下一步流程
		isComplete = mListenersWeAreWaitingFor.isEmpty(); 
		if (isComplete) {
                  Slogf.i(TAG, "All listeners completed");
                  taskAtCompletion.run();
                  mIsListenerWaitingCancelled.set(false);
                  return;
        }
}

所以CarPowermanagementService的执行逻辑总体概括，就是把状态信号回调给各个监听器，同时开启对各个监听器回执状态的检测。

4、Garage Mode 车库模式

车库模式是AAOS中特有的一种空闲模式，它的触发时机是在用户停止使用车辆之后，即收到SHUTDOWN_PREPARE状态信号。车库模式的作用，是利用这段空闲时间，做一些开机时候不能做的事情，最典型的就是系统升级。
Garage Mode对应的服务GarageModeService也是运行在Carservice进程里面，属于CarService的一部分，它内部有一个GarageModeController，会去注册监听CarPowerManagementService的状态：

// packages/services/Car/service/src/com/android/car/garagemode/GarageModeController.java
public class GarageModeController extends ICarPowerStateListener.Stub {
	mCarPowerService.registerInternalListener(GarageModeController.this);
	@Override
	public void onStateChanged(int state, long expirationTimeMs) {
		case CarPowerManager.STATE_SHUTDOWN_PREPARE:
                initiateGarageMode(
                        () -> mCarPowerService.completeHandlingPowerStateChange(state,
                                GarageModeController.this));
           break;
	}
}

调用registerInternalListener去注册，就会让CarPowerService去把这个监听器加入到上面提到的等待队列中去。
在收到STATE_SHUTDOWN_PREPARE状态后，就会开启车库模式。

// packages/services/Car/service/src/com/android/car/garagemode/GarageModeController.java
void enterGarageMode(Runnable completor) {
	broadcastSignalToJobScheduler(true);
startMonitoringThread();
}

这里最重要的就是做了两个事情：一是发送开启车库模式的广播，从方法名可以看到，在广播接收方会去执行JobScheduler任务，也就是OTA升级任务；二是开启对线程的观察，其实也就是观察JobScheduler的JobInfo任务队列是否已经全部执行结束。
跟随广播的发送，我们来到广播的接受方，代码位于frameworks/base/apex/jobscheduler/service/java/com/android/server/job/controllers/idle/CarIdlenessTracker.java
CarIdlenessTracker已经不在Carservice的一部分，属于AOSP的framework下，它是由IdleController创建。当设备运行在车载环境时，就会创建CarIdlenessTracker，而在手机上则会创建DeviceIdlenessTracker。这样，CarService就会和原有的Android JobScheduler机制完美结合了起来。
看CarIdlenessTracker：

// frameworks/base/apex/jobscheduler/service/java/com/android/server/job/controllers/idle/CarIdlenessTracker.java
public final class CarIdlenessTracker extends BroadcastReceiver implements IdlenessTracker {
	@Override
	public void onReceive(Context context, Intent intent) {
		if (action.equals(ACTION_GARAGE_MODE_ON)) {
            logIfDebug("GarageMode is on...");
            mGarageModeOn = true;
            updateIdlenessState();
        }
	}

	private void updateIdlenessState() {
        final boolean newState = (mForced || mGarageModeOn);
        mIdle = newState;
            mIdleListener.reportNewIdleState(mIdle);
        
	}

}

这里就会通知IdleController现在的处于空闲状态，可以去执行相关的JobInfo调度。