Android Automotive 车载应用对驾驶模式(Safe Drive Mode)适配的几种方法

前言

最近在Android Automotive 上遇到的一些问题，有好几个都跟Android 车载操作系统上应用的驾驶模式有关，国内这方面的资料很少，自己在这里总结一下相关的知识，主要包含下面几个方面：
1. Android Automotive 和 Android Auto的区别
2. Android Automotive 的驾驶模式介绍
3. Android Automotive 实现驾驶模式的几种实现方式和代码示例，以及实现效果

主要是还是想总结一下Android 车载应用对Automotive 驾驶模式(Drive Mode)适配的几种方式。

Enjoy ！

开发环境

Android Studio 版本4.1.2

1. Android Automotive 和 Android Auto的区别

Android Auto：

1. Android Auto是一个专门为驾驶环境而设计的Android端App

• 可以用来将Android设备上的部分功能，通过数据线映射到汽车的屏幕上。当时做Android Auto主打的是安全性，为了避免用户在驾驶过程中拿起手机，谷歌为Android Auto增加了Google Assistant，也就是在驾驶环境中使用语音交互，使得用户可以再不改变自身物理姿势的情况下实现一些手机app的操作。
• 缺点是通过数据线将手机应用映射到车机上，应用到底还是在手机上运行的，以手机为中心，这样汽车本身相关数据，比如车速，GPS，传感器，行驶状态这些数据无法同步到手机上。

2. Android Automotive 是可以再车载硬件上运行的操作系统和开源平台
   我们最常见的Android平台试运行在手机或者平板上的，和我们常见的Android 操作系统相比，Android Automotive具有相同的代码库，而且专门增加了对汽车特定的功能和技术支撑，主要包含下面几个方面：

• Car App：包括OEM预装的，和第三方开发并且通过车载应用商店下载到车机上的app
• Car API：OEM车厂提供给汽车App特有的接口，包括仪表盘相关的API,车辆硬件(座舱，通风等)的相关API，多媒体，导航，车载系统设置界面和车辆传感器相关的API
• Car Service：Car Service是一个系统service，提供了和车相关的一系列的服务。
• Vehicle Network Service：OEM厂商的网络服务
• Vehicle HAL：汽车的硬件抽象层描述

Android Auto在车机上显示的其实是手机端的数据，Android Automotive则要考虑和手机端app的数据和账号同步的问题*

2. Android Automotive 的驾驶模式介绍

前面提到谷歌在2014年I/O 大会上推出Android Auto的初衷是更好地保障驾驶安全，Android Automotive 也增加了驾驶模式(Drive Mode)，旨在帮助汽车OEM厂商从系统层面对有可能造成驾驶员分心的应用进行管理。
在驾驶模式下，Android Automotive会对Driving Distraction提出一系列的建议。OEM厂商也可以要求有可能造成驾驶员分心的 Activity 或者 Fragment 界面，在Manifest File中将自己注册成Distraction Optimized，比如需要驾驶员操作的登陆界面，扫码界面，切换歌曲，或者视频播放界面，游戏界面。而Android Automotive 则会在驾驶模式的时候，主动对标记为Distraction Optimized的界面进行限制。

3. Android Automotive 实现驾驶模式的几种实现方式和代码示例

方式一 .在Manifest文件中，使用在元数据meta-data对有可能造成分心驾驶的界面进行标记

Android Automotive 会把像下面这个使用元数据把distractionOptimized标记的活动或Fragment 标识为需要优化的界面，并且在驾驶模式时禁用这些界面，或者在当前Activity之上，增加UI 层级更高的提示框，从而避免在驾驶过程中这些界面造成用户分心。

        <activity android:name=".QRCodeScanPage">
            <meta-data android:name="distractionOptimized" android:value="true"/>
        </activity>

上面这段代码，用于给用户扫码登陆的界面QRCodeScanPage，在驾驶状态下会被AndroidAutomotive区别处理，OEM车厂也可以对Android Automotive进行客制化的修改，在限制界面之上增加遮盖。

大家可以看到，这种对分心界面的处理方式简单粗暴，直接在Manifest文件里对组件的元素增加Meta-data标签就可以了，缺点是不够灵活，所有的分心界面被遮盖以后效果都一样，而系统提供的统一遮盖方式，为了能够适用于各个应用的分心界面，往往直接把整个UI界面都挡住，即使QR码的UI很小，还是要盖住整个屏幕，用户体验很不好。

方式二 .使用CarDrivingStateManager类获取当前汽车的行驶状态，应用获取到行驶状态以后自己定义分心界面的遮挡方案

Android Automotive的CarDrivingStateManager类可以根据车辆硬件抽象层（VHAL）提供的传感器数据获取当前汽车的行驶状态（停车，空转，行驶)，这样应用就可以通过下面的设置CarDrivingStateEventListener监听器：

导包：

import android.car.Car;
/* For CarDrivingState */
import android.car.drivingstate.CarDrivingStateEvent;
import android.car.drivingstate.CarDrivingStateManager;

private final CarDrivingStateManager.CarDrivingStateEventListener
mDrivingStateEventListener =
       new CarDrivingStateManager.CarDrivingStateEventListener() {
     
   @Override
   public void onDrivingStateChanged(CarDrivingStateEvent event) {
     
       mDrivingStateEvent = event;
       handleDrivingStateChange();
   }
};

Android Automotive为 DrivingState定义了以下四个状态：

/**
 * This is when we don't have enough information to infer the car's driving state.
 */
public static final int DRIVING_STATE_UNKNOWN = -1;
/**
 * Car is parked - Gear is in Parked mode.
 */
public static final int DRIVING_STATE_PARKED = 0;
/**
 * Car is idling.  Gear is not in Parked mode and Speed of the vehicle is zero.
 */
public static final int DRIVING_STATE_IDLING = 1;
/**
 * Car is moving.  Gear is not in parked mode and speed of the vehicle is non zero.
 */
public static final int DRIVING_STATE_MOVING = 2;

DrivingStateManager的代码：

mDrivingStateManager = (CarDrivingStateManager) mCar.getCarManager(
       Car.CAR_DRIVING_STATE_SERVICE);
/* Register the listener (implemented below) */
mDrivingStateManager.registerListener(mDrivingStateEventListener);
/* While we wait for a change to be notified, query the current state */
mDrivingStateEvent = mDrivingStateManager.getCurrentCarDrivingState();

这样就可以获取当前车辆的三种行驶状态：停止，空转，驾驶，也可能会返回UNKNOWN，需要开发者处理。

另外，这里有个小窍门, 通过 CarUxRestrictions对象的isRequiresDistractionOptimization() 方法，可以直接获取当前车辆是否处于驾驶状态，1表示车辆处于驾驶状态，0表示非驾驶状态。

我们看到，上面的方法二可以主动查询当前车辆的行驶状态，然后可以根据DrivingStateEventListener返回的结果决定是否展示分心界面，也可以自己写遮盖代码。相比方式一，增加了很多灵活性。

方式三 .使用CarUxRestrictionsManager 并监听OnUxRestrictionsChangedListener

导包：

import android.car.Car;
/* For CarUxRestrictions */
import android.car.drivingstate.CarUxRestrictions;
import android.car.drivingstate.CarUxRestrictionsManager;

从下面的CarUxRestrictionManager可以看到，OnUxRestrictionsChangedListener 提供了驾驶模式限制状态变化的监听：

@Nullable private CarUxRestrictionsManager mCarUxRestrictionsManager;
private CarUxRestrictions mCurrentUxRestrictions;

/* Implement the onUxRestrictionsChangedListener interface */
private CarUxRestrictionsManager.OnUxRestrictionsChangedListener mUxrChangeListener =
            new CarUxRestrictionsManager.OnUxRestrictionsChangedListener()
    {
     
        @Override
        public void onUxRestrictionsChanged(CarUxRestrictions carUxRestrictions) {
     
        mCurrentUxRestrictions = carUxRestrictions;
        /* Handle the new restrictions */
        handleUxRestrictionsChanged(carUxRestrictions);
        }
    };

这个方法三主要的应用场景是：不适于在启动时监听的分心事件或者持续时间比较长的分心界面。比如长时间的视频播放应用等等

结语

以上介绍了Android Automotive的驾驶模式，以及实现的几种方法，各个方式的优缺点和应用场景。明天膝盖关节镜手术，这里网不好，等回去了再把代码在Android 车载系统的虚拟机上实现出来，使用下面的ADB指令是可以模拟出当前车辆速度的，可以验证驾驶状态的改变，最后一个参数是速度，单位是米/秒。

adb shell dumpsys activity service com.android.car inject-vhal-event 0x11600207 40

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