android关机充电流程及关机充电时的画面显示

关键词：android 电池关机充电 androidboot.mode charger 关机充电 充电画面显示
平台信息:
内核：linux2.6/linux3.0
系统：android/android4.0 
平台：S5PV310(samsungexynos 4210) 

电池的基本原理；

android关机充电流程、充电画面显示；

Android开机充电流程，电池电量、低电信息是怎么处理的；

上一篇我们讲了锂电池的充放电的流程和电池的一些特性，这一节我们重点说一下android关机充电是怎么、充电画面显示是怎么实现的，这个在工作中也比较有用，我们开始做这一块的时候也走了不少的弯路。我记得我们做adnroid2.3的时候，关机状态和充电logo显示是在uboot中做的。应该是有两种做法，回头我再看下uboot中做画面显示那一块是怎么做的，这一节我们重点说系统中的充电logo显示。

一、android正常开机流程、关机充电流程

在写这篇文章之前我们先看两个流程：正常开机流程，关机充电系统启动流程

1、正常开机流程，按开机键。

可大致分成三部分

（1）、OS_level：UBOOT、kenrel、init这三步完成系统启动；

（2）、Android_level：这部分完成android部的初始化；

（3）、Home Screen：这部分就是我们看到的launcher部分。

2、关机充电系统启动流程

       与前面相比，这个流程只走到init这一部分，就没有往后走了，这部分我们会在后面的代码中分析。

二、关机充电逻辑硬件逻辑

1、插入DC，charger IC从硬件上唤醒系统，相当于长按开机键开机。

下面这部分是charger IC连接系统的控制部分。

三、软件逻辑。

DC插入，其实相当于关机状态下“按开机键”开机。第一步要走UBOOT、kernel 、android init这一流程。

1、UBOOT

       UBOOT启动代码我们不在这里详细分析，这里我们只要注意二个问题：

a：如何判断是DC插入；

b：设定setenv("bootargs", "androidboot.mode=charger")，androidboot.mode这个参数相当重要，这个参数决定系统是正常启动、还是关机充电状态。

Uboot/board/samsung/smdk4212/smkd4212.c

int board_late_init (void)
{
	int keystate = 0;
	printf("check start mode\n");
  if ((*(int *)0x10020800==0x19721212) || (*(int *)0x10020804==0x19721212)
|| (*(int *)0x10020808==0x19721212)) //（1）、检查是否有DC插入；
{
    setenv ("bootargs", "");//（2）、没有DC插入；
  } else  {//DC插入
		int tmp=*(int *)0x11000c08;
    *(int *)0x10020800=*(int *)0x10020804=0x19721212;
    *(int *)0x11000c08=(tmp&(~0xc000))|0xc000;
	udelay(10000);
	if ((*(int *)0x11000c04 & 0x80)!=0x80 && INF_REG4_REG != 0xf) {
		setenv ("bootargs", "androidboot.mode=charger");//（3）、设定bootargs为charger状态
		printf("charger mode\n");
	} else {
		setenv ("bootargs", "");
	}
	*(int *)0x11000c08=tmp;
  }
#ifdef CONFIG_CPU_EXYNOS4X12
	int charge_status=CheckBatteryLow();//（4）、检查电池电量；
	keystate=board_key_check();//（5）、检查按键状态；
	// fuse bootloader
	if(second_boot_info != 0) {
		boot_symbol=1;
		INF_REG2_REG =0x8;
		run_command(CONFIG_BOOTCMD_FUSE_BOOTLOADER, NULL);
	}
	if((INF_REG4_REG == 0xd)) {
		// reboot default
		char buf[10];
		sprintf(buf, "%d", CONFIG_BOOTDELAY);
		setenv ("bootdelay", buf);
		setenv ("reserved", NULL);
		saveenv();
	} else if((INF_REG4_REG == 0xe) || keystate == (0x1 | 0x2)) {//（6）、按键进入fastboot模式；
		// reboot bootloader
		boot_symbol=1;
		INF_REG2_REG =0x8;
		printf("BOOTLOADER - FASTBOOT\n");
		setenv ("reserved", "fastboot");
		setenv ("bootdelay", "0");
	} else if((INF_REG4_REG == 0xf) || keystate == (0x1 | 0x2 | 0x4)) {//（7）、按键进入recovery模式；
		// reboot recovery
		printf("BOOTLOADER - RECOVERY\n");
		boot_symbol=1;
		INF_REG2_REG =0x8;
		setenv ("reserved", CONFIG_BOOTCMD_RECOVERY);
		setenv ("bootdelay", "0");
	} else
	if(keystate == (0x1 | 0x4) || second_boot_info != 0 || partition_check()) {//（8）、按键进入卡升级模式；
		// 2nd boot
		printf("BOOTLOADER - 2ND BOOT DEVICE\n");
		boot_symbol=1;
		INF_REG2_REG =0x8;
		setenv ("bootcmd", CONFIG_BOOTCOMMAND);
		setenv ("reserved", CONFIG_BOOTCMD_FUSE_RELEASE);
		setenv ("bootdelay", "0");
	} else {//（9）、正常启动；
		// normal case
		char buf[10];
		sprintf(buf, "%d", CONFIG_BOOTDELAY);
		setenv ("bootdelay", buf);
	}
	INF_REG4_REG = 0;
	return 0;
}

（1）、检查是否有DC插入；

  if ((*(int *)0x10020800==0x19721212) || (*(int *)0x10020804==0x19721212)
|| (*(int *)0x10020808==0x19721212)) 

这部分检查寄存器的值。

（2）、没有DC插入；

（3）、设定bootargs为charger状态

if ((*(int *)0x11000c04 & 0x80)!=0x80 && INF_REG4_REG != 0xf) {
		setenv ("bootargs", "androidboot.mode=charger");

这是这部分的重点，如果能过寄存器判断是DC插入，把androidboot.mode设定为charger状态。

以下这部分根据需要加入，通过判断不同的情况进入不同的功能，如fastboot\revovery…………，这部分不做详细解释。

（4）、检查电池电量；

    这个在正常开机状态下，如果检测电量太低，则不开机，这部分代码就不做分析。

（5）、检查按键状态；

      我们这个平台有几种模式:fastboot\recovery\卡升级等……

（6）、按键进入fastboot模式；

（7）、按键进入recovery模式；

（8）、按键进入卡升级模式

（9）、正常启动；

2、kernel

这部分和正常启动是一样的。

3、init

前面所有的描述其实只有一点和正常启动不太一样，那就是在UBOOT中把androidboot.mode设定为charger状态，内核正常流程启动，然后到init时要对charger这种状态处理。

system\core\init\init.c

int main(int argc, char **argv)
{
    ………………
    action_for_each_trigger("early-init", action_add_queue_tail);

    queue_builtin_action(wait_for_coldboot_done_action, "wait_for_coldboot_done");
    queue_builtin_action(property_init_action, "property_init");
    queue_builtin_action(keychord_init_action, "keychord_init");
    queue_builtin_action(console_init_action, "console_init");  //(1)、显示initlogo.rle，也就是android第二张图片;
    queue_builtin_action(set_init_properties_action, "set_init_properties");

    /* execute all the boot actions to get us started */
    action_for_each_trigger("init", action_add_queue_tail);

    /* skip mounting filesystems in charger mode */
    if (strcmp(bootmode, "charger") != 0) {//(2)、这里就是UBOOT中设定的bootmode，如果是charger模式，跳过下面初始化；
        action_for_each_trigger("early-fs", action_add_queue_tail);
        action_for_each_trigger("fs", action_add_queue_tail);
        action_for_each_trigger("post-fs", action_add_queue_tail);
        action_for_each_trigger("post-fs-data", action_add_queue_tail);
    }

    queue_builtin_action(property_service_init_action, "property_service_init");
    queue_builtin_action(signal_init_action, "signal_init");
    queue_builtin_action(check_startup_action, "check_startup");

    if (!strcmp(bootmode, "charger")) {//(3)、如果为charger，则调用charger.c。
        action_for_each_trigger("charger", action_add_queue_tail);
    } else {
        action_for_each_trigger("early-boot", action_add_queue_tail);
        action_for_each_trigger("boot", action_add_queue_tail);
    }
……………………
}

(1)、显示initlogo.rle，也就是android第二张图片;

queue_builtin_action(console_init_action,"console_init");调用console_init_action

static int console_init_action(int nargs, char **args)
{
    int fd;
    char tmp[PROP_VALUE_MAX];
    if (console[0]) {
        snprintf(tmp, sizeof(tmp), "/dev/%s", console);
        console_name = strdup(tmp);
    }
    fd = open(console_name, O_RDWR);
    if (fd >= 0)
        have_console = 1;
    close(fd);
    if( load_565rle_image(INIT_IMAGE_FILE) ) {//这里定义rle文件的名称#define INIT_IMAGE_FILE	"/initlogo.rle"
        fd = open("/dev/tty0", O_WRONLY);
        if (fd >= 0) {//如果没有这张图片，就显示android字样，在屏幕左上角；
            const char *msg;
                msg = "\n"
            "\n"
            "\n"  // console is 40 cols x 30 lines
            "\n"
            "\n"
            "\n"
            "\n"
            "\n"
            "\n"
            "\n"
            "             A N D R O I D ";
            write(fd, msg, strlen(msg));
            close(fd);
        }
    }
    return 0;
}

(2)、这里就是UBOOT中设定的bootmode，如果是charger模式，跳过下面初始化；

    /* skip mounting filesystems in charger mode */
    if (strcmp(bootmode, "charger") != 0) {
        action_for_each_trigger("early-fs", action_add_queue_tail);
        action_for_each_trigger("fs", action_add_queue_tail);
        action_for_each_trigger("post-fs", action_add_queue_tail);
        action_for_each_trigger("post-fs-data", action_add_queue_tail);
    }

(3)、如果为charger，则调用charger.c

action_for_each_trigger("charger", action_add_queue_tail);

我们在后面细分charger这部分。

4、charger.c

这部分就是我们充电部分，充电画面显示的实现。

system\core\charger\charger.c

int main(int argc, char **argv)
{
………………
    klog_set_level(CHARGER_KLOG_LEVEL);
    dump_last_kmsg();
    LOGI("--------------- STARTING CHARGER MODE ---------------\n");

    gr_init();
    gr_font_size(&char_width, &char_height); //(1)、初始化graphics,包括buf大小；

    ev_init(input_callback, charger);//(2)初始化按键；
   
fd = uevent_open_socket(64*1024, true);
    if (fd >= 0) {
        fcntl(fd, F_SETFL, O_NONBLOCK);
        ev_add_fd(fd, uevent_callback, charger);
    }

    charger->uevent_fd = fd;
    coldboot(charger, "/sys/class/power_supply", "add");//(3)、创建/sys/class/power_supply结点，把socket信息通知应用层；
    
ret = res_create_surface("charger/battery_fail", &charger->surf_unknown);
    if (ret < 0) {
        LOGE("Cannot load image\n");
        charger->surf_unknown = NULL;
    }
    for (i = 0; i < charger->batt_anim->num_frames; i++) {//(4)、这里是显示charger logo，res_create_surface显示图片函数；
        struct frame *frame = &charger->batt_anim->frames[i];
        ret = res_create_surface(frame->name, &frame->surface);
        if (ret < 0) {
            LOGE("Cannot load image %s\n", frame->name);
            /* TODO: free the already allocated surfaces... */
            charger->batt_anim->num_frames = 0;
            charger->batt_anim->num_cycles = 1;
            break;
        }
    }
ev_sync_key_state(set_key_callback, charger);
    gr_fb_blank(true);

    charger->next_screen_transition = now - 1;
    charger->next_key_check = -1;
    charger->next_pwr_check = -1;
    reset_animation(charger->batt_anim);
    kick_animation(charger->batt_anim);
    event_loop(charger);//（5）、event_loop循环，电池状态，检测按键是否按下；
    return 0;

}

(1)、初始化graphics,包括buf大小

android/bootable/recovery/minui/graphics.c

gr_init():minui/graphics.c［settty0 to graphic mode, open fb0]，设制tty0为图形模式，打开fb0;

int gr_init(void)
{
    gglInit(&gr_context);
    GGLContext *gl = gr_context;
    gr_init_font();
    gr_vt_fd = open("/dev/tty0", O_RDWR | O_SYNC);
    if (gr_vt_fd < 0) {
        // This is non-fatal; post-Cupcake kernels don't have tty0.
        perror("can't open /dev/tty0");

    } else if (ioctl(gr_vt_fd, KDSETMODE, (void*) KD_GRAPHICS)) {
        // However, if we do open tty0, we expect the ioctl to work.
        perror("failed KDSETMODE to KD_GRAPHICS on tty0");
        gr_exit();
        return -1;
    }
    gr_fb_fd = get_framebuffer(gr_framebuffer);
    if (gr_fb_fd < 0) {
        gr_exit();
        return -1;
    }
    get_memory_surface(&gr_mem_surface);
    fprintf(stderr, "framebuffer: fd %d (%d x %d)\n",
            gr_fb_fd, gr_framebuffer[0].width, gr_framebuffer[0].height);
        /* start with 0 as front (displayed) and 1 as back (drawing) */
    gr_active_fb = 0;
    set_active_framebuffer(0);
    gl->colorBuffer(gl, &gr_mem_surface);
    gl->activeTexture(gl, 0);
    gl->enable(gl, GGL_BLEND);
    gl->blendFunc(gl, GGL_SRC_ALPHA, GGL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);
    gr_fb_blank(true);
    gr_fb_blank(false);
    return 0;

}

(2)android/bootable/recovery/minui/events.c

ev_init():minui/events.c[open /dev/input/event*]打开 /dev/input/event*

这部分是在，充电状态下，按键操作的初始化，比如：短按显示充电logo，长按开机，初始化代码如下。

int ev_init(ev_callback input_cb, void *data)
{
    DIR *dir;
    struct dirent *de;
    int fd;
    dir = opendir("/dev/input");//打开驱动结点；
    if(dir != 0) {
        while((de = readdir(dir))) {
            unsigned long ev_bits[BITS_TO_LONGS(EV_MAX)];
//            fprintf(stderr,"/dev/input/%s\n", de->d_name);
            if(strncmp(de->d_name,"event",5)) continue;
            fd = openat(dirfd(dir), de->d_name, O_RDONLY);
            if(fd < 0) continue;
            /* read the evbits of the input device */
            if (ioctl(fd, EVIOCGBIT(0, sizeof(ev_bits)), ev_bits) < 0) {
                close(fd);
                continue;
            }
            /* TODO: add ability to specify event masks. For now, just assume
             * that only EV_KEY and EV_REL event types are ever needed. */
            if (!test_bit(EV_KEY, ev_bits) && !test_bit(EV_REL, ev_bits)) {
                close(fd);
                continue;
            }
            ev_fds[ev_count].fd = fd;
            ev_fds[ev_count].events = POLLIN;
            ev_fdinfo[ev_count].cb = input_cb;
            ev_fdinfo[ev_count].data = data;
            ev_count++;
            ev_dev_count++;
            if(ev_dev_count == MAX_DEVICES) break;
        }
    }
    return 0;
}

(3)、创建/sys/class/power_supply结点，把socket信息通知应用层

uevent_open_socket这个函数是通过kobject_uevent的方式通知的应用层，就是往一个socket广播一个消息，只需要在应用层打开socket监听NETLINK_KOBJECT_UEVENT组的消息，就可以收到了,主要是创建了socket接口获得uevent的文件描述符，然后触发/sys/class/power_supply目录及其子目录下的uevent，然后接受并创建设备节点，至此设备节点才算创建。

(4)、这里显示charger logo，res_create_surface显示图片函数；

res_create_surface:minui/resource.c[create surfaces for all bitmaps used later, include icons, bmps]

创建surface为所以的位图，包括图标、位图。  这些图片的位置为：system\core\charger\images

（5）、event_loop循环，电池状态，检测按键是否按下；

5、event_loop

       这个函数判断按键状态，DC是否插拔。如果长按开机：执行android_reboot(ANDROID_RB_RESTART,0, 0);如果拔出DC:执行android_reboot(ANDROID_RB_POWEROFF,0, 0);

static void event_loop(struct charger *charger)
{
    int ret;
    while (true) {
        int64_t now = curr_time_ms();//（1）、获得当前时间；
        LOGV("[%lld] event_loop()\n", now);
        handle_input_state(charger, now);//（2）、检查按键状态；
        handle_power_supply_state(charger, now);// (3)、检查DC是否拔出； 
        /* do screen update last in case any of the above want to start
         * screen transitions (animations, etc)
         */
        update_screen_state(charger, now);//(4)、对按键时间状态标志位的判断，显示不同电量的充电logo; 
        wait_next_event(charger, now);
    }
}

（1）、获得当前时间；

   int64_t now = curr_time_ms();

       这个时间来判断，有没有屏幕超时，如果超时关闭屏幕充电logo显示。

（2）、检查按键状态；

static void handle_input_state(struct charger *charger, int64_t now)
{
    process_key(charger, KEY_POWER, now);
    if (charger->next_key_check != -1 && now > charger->next_key_check)
        charger->next_key_check = -1;
}
我们再看下：process_key(charger, KEY_POWER, now);
static void process_key(struct charger *charger, int code, int64_t now)
{
………………
    if (code == KEY_POWER) {
        if (key->down) {
            int64_t reboot_timeout = key->timestamp + POWER_ON_KEY_TIME;
            if (now >= reboot_timeout) {//如果长按power键，就重新启动，也就是重启开机；
                LOGI("[%lld] rebooting\n", now);
                android_reboot(ANDROID_RB_RESTART, 0, 0);//重启命令；
            }
	………………
    }

    key->pending = false;
}

（3）、检查DC是否拔出；

handle_power_supply_state(charger, now); 

static void handle_power_supply_state(struct charger *charger, int64_t now)
{
    if (charger->num_supplies_online == 0) {
        if (charger->next_pwr_check == -1) {
            charger->next_pwr_check = now + UNPLUGGED_SHUTDOWN_TIME;
            LOGI("[%lld] device unplugged: shutting down in %lld (@ %lld)\n",
                 now, UNPLUGGED_SHUTDOWN_TIME, charger->next_pwr_check);
        } else if (now >= charger->next_pwr_check) {
            LOGI("[%lld] shutting down\n", now);
            android_reboot(ANDROID_RB_POWEROFF, 0, 0);//如果DC拔出，则关机；
        } 
………………
}

(4)、对按键时间状态标志位的判断，显示不同电量的充电logo;

  update_screen_state(charger, now);

这个函数比较长了，其实做用就是：我们在状态的过程中,充电logo的电量是要增加的，比如电量是20%时，要从第一格开始闪烁；如果是80%时，则要从第三格开始闪烁，电量显示就是通过这个函数来计算实现的。

static void update_screen_state(struct charger *charger, int64_t now)
{
    struct animation *batt_anim = charger->batt_anim;
    int cur_frame;
    int disp_time;

    if (!batt_anim->run || now < charger->next_screen_transition)
        return;

    /* animation is over, blank screen and leave */
    if (batt_anim->cur_cycle == batt_anim->num_cycles) {
        reset_animation(batt_anim);
        charger->next_screen_transition = -1;
        gr_fb_blank(true);
        LOGV("[%lld] animation done\n", now);
        return;
    }

    disp_time = batt_anim->frames[batt_anim->cur_frame].disp_time;

    /* animation starting, set up the animation */
    if (batt_anim->cur_frame == 0) {
        int batt_cap;
        int ret;

        LOGV("[%lld] animation starting\n", now);
        batt_cap = get_battery_capacity(charger);
        if (batt_cap >= 0 && batt_anim->num_frames != 0) {
            int i;

            /* find first frame given current capacity */
            for (i = 1; i < batt_anim->num_frames; i++) {
                if (batt_cap < batt_anim->frames[i].min_capacity)
                    break;
            }
            batt_anim->cur_frame = i - 1;

            /* show the first frame for twice as long */
            disp_time = batt_anim->frames[batt_anim->cur_frame].disp_time * 2;
        }

        batt_anim->capacity = batt_cap;
    }

    /* unblank the screen  on first cycle */
    if (batt_anim->cur_cycle == 0)
        gr_fb_blank(false);

    /* draw the new frame (@ cur_frame) */
    redraw_screen(charger);

    /* if we don't have anim frames, we only have one image, so just bump
     * the cycle counter and exit
     */
    if (batt_anim->num_frames == 0 || batt_anim->capacity < 0) {
        LOGV("[%lld] animation missing or unknown battery status\n", now);
        charger->next_screen_transition = now + BATTERY_UNKNOWN_TIME;
        batt_anim->cur_cycle++;
        return;
    }

    /* schedule next screen transition */
    charger->next_screen_transition = now + disp_time;

    /* advance frame cntr to the next valid frame
     * if necessary, advance cycle cntr, and reset frame cntr
     */
    batt_anim->cur_frame++;

    /* if the frame is used for level-only, that is only show it when it's
     * the current level, skip it during the animation.
     */
    while (batt_anim->cur_frame < batt_anim->num_frames &&
           batt_anim->frames[batt_anim->cur_frame].level_only)
        batt_anim->cur_frame++;
    if (batt_anim->cur_frame >= batt_anim->num_frames) {
        batt_anim->cur_cycle++;
        batt_anim->cur_frame = 0;

        /* don't reset the cycle counter, since we use that as a signal
         * in a test above to check if animation is over
         */
    }
}

下面是不能容量时显示logo的函数：

static struct frame batt_anim_frames[] = {
    {
        .name = "charger/battery_0",
        .disp_time = 750,
        .min_capacity = 0,
    },
    {
        .name = "charger/battery_1",
        .disp_time = 750,
        .min_capacity = 20,
    },
    {
        .name = "charger/battery_2",
        .disp_time = 750,
        .min_capacity = 40,
    },
    {
        .name = "charger/battery_3",
        .disp_time = 750,
        .min_capacity = 60,
    },
    {
        .name = "charger/battery_4",
        .disp_time = 750,
        .min_capacity = 80,
        .level_only = true,
    },
    {
        .name = "charger/battery_5",
        .disp_time = 750,
        .min_capacity = BATTERY_FULL_THRESH,
    },
};