Android汽车服务篇(一) CarService

Bertha 。 2024-03-24 09:55 65阅读 0赞

## 一. 简介 ##

Android Automotive OS作为车载操作系统, 需要与车辆上其他的子系统互联互通.

Android Automotive OS 定义了标准的硬件抽象层HAL(Hardware Abstraction Layer)来规范各个子系统与Framework的调用接口, 并且通过CarService以及相关的Car API对上层应用提供标准编程接口.

下文中我们把 Android Automotive OS 简称为AAOS

AAOS并没有大刀阔斧的改变Android原有的整体架构, 几乎所有的核心服务(AMS, WMS, PKMS)与手机并无区别,采用的是同一套代源码, 所以我们可以将AAOS 理解为Android OS + Android Automotive Services更为贴切.

传统的手机系统加上相关的汽车服务,构成了现在的AAOS, 而其中CarService就是提供汽车相关功能的最主要的模块.

本文重点来介绍一下 CarService , 也就是 Android 汽车服务.

## 二. CarService的组成 ##

对于应用来说,并不会直接通过以上服务的实例调用相关功能,而是通过对应的Car API完成对服务的调用, 做过Android开发的,肯定都知道安卓的通信模式基于 C/S模式, 有客户端,服务端, ,每个服务有对应的代理对象(比如ActivityManager相对服务AMS,就是客户端 , PackageManager相对服务 PKMS, 它就是客户端).

作为 AAOS的核心进程, 谷歌在CarService中实现了许多与汽车密切相关的服务, 我们大致列举一下子服务, 同理每个汽车服务, 也会有自己对应的客户端, 表格如下(非完整):

<table style="width:680px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="width:224px;">&nbsp;Service端</td> 
   <td style="width:233px;">功能</td> 
   <td style="width:192px;">Client端</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:224px;">AppFocusService</td> 
   <td style="width:233px;">管理同类应用焦点的服务</td> 
   <td style="width:192px;">CarAppFocusManager</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:224px;">CarAudioService</td> 
   <td style="width:233px;">汽车音频服务</td> 
   <td style="width:192px;">CarAudioManager</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:224px;">CarPackageManagerService</td> 
   <td style="width:233px;">汽车包管理服务</td> 
   <td style="width:192px;">CarPackageManager</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:224px;">CarDiagnosticService</td> 
   <td style="width:233px;">汽车诊断服务</td> 
   <td style="width:192px;">CarDiagnosticManager</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:224px;">CarPowerManagerService</td> 
   <td style="width:233px;">汽车电源管理服务</td> 
   <td style="width:192px;">CarPowerManager</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:224px;">IInstrumentClusterNavigaiton</td> 
   <td style="width:233px;">仪表导航服务</td> 
   <td style="width:192px;"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:224px;">IInstrumentClusterManagerServcie</td> 
   <td style="width:233px;">仪表服务</td> 
   <td style="width:192px;">IInstrumentClusterManager</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:224px;">CarProjecitonService</td> 
   <td style="width:233px;">投屏服务</td> 
   <td style="width:192px;">CarProjecitonManager</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:224px;">VmsSubscriberService</td> 
   <td style="width:233px;">车辆地图服务</td> 
   <td style="width:192px;">VmsSubscriberManager</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:224px;">CarBluetoothService</td> 
   <td style="width:233px;">汽车蓝牙服务</td> 
   <td style="width:192px;">CarBluetoothManager</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:224px;">CarStorageMonitoringService</td> 
   <td style="width:233px;">汽车存储监控服务</td> 
   <td style="width:192px;">CarStorageMonitoringManager</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:224px;">CarDrivingStateService</td> 
   <td style="width:233px;">汽车驾驶状态服务</td> 
   <td style="width:192px;">CarDrivingStateManager</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:224px;">CarUXRestrictionsService</td> 
   <td style="width:233px;">汽车用户体验限制服务</td> 
   <td style="width:192px;">CarUXRestrictionsManager</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:224px;">CarConfigurationService</td> 
   <td style="width:233px;">汽车配置服务</td> 
   <td style="width:192px;">CarConfigurationManager</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:224px;">CarTrustedDeviceService</td> 
   <td style="width:233px;">授信设备管理</td> 
   <td style="width:192px;">CarTrustAgentEnrollmentManager</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:224px;">CarMediaService</td> 
   <td style="width:233px;">媒体管理服务</td> 
   <td style="width:192px;">CarMediaManager</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:224px;">CarBugreportManagerService</td> 
   <td style="width:233px;">错误报告服务</td> 
   <td style="width:192px;">CarBugreportManager</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

\[备注\]:aosp的版本一直在更新, 服务也是越来越多, 笔者只列举了部分出来. 供参考

从命名上还是比较容易将上述对象与相关的服务对应起来, 比较特殊的是 CarInfoManager,

CarSensorManager, CarHvacManager, CarCabinManager, CarVendor-ExtensionManager以及CarPropertyManager都是对应 CarPropertyService. 这个服务后面文章也会详细介绍的

##  ##

## 三. CarService启动流程 ##

了解CarService的主要组成后, 我们再来看看CarService的启动流程, 看看它在启动过程中做了些什么事情, 作为 AAOS的核心服务, CarService需要始终在后台运行, 并在在系统启动的早期进行创建. 时序图:

![119396dc43b04e26b9e7348536dd8d14.png][]

细节代码如下:

/frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java

if (mPackageManager.hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_AUTOMOTIVE)) {
                    traceBeginAndSlog("StartCarServiceHelperService");
                    mSystemServiceManager.startService(CAR_SERVICE_HELPER_SERVICE_CLASS);
                    traceEnd();
                }

然后跳转到SystemServiceManager.java文件中的startService方法

frameworks/base/services/core/java/com/android/server/SystemServiceManager.java

public SystemService startService(String className) {
            final Class<SystemService> serviceClass;
            try {
                serviceClass = (Class<SystemService>)Class.forName(className);
            } catch (ClassNotFoundException ex) {
                Slog.i(TAG, "Starting " + className);
                throw new RuntimeException("Failed to create service " + className
                        + ": service class not found, usually indicates that the caller should "
                        + "have called PackageManager.hasSystemFeature() to check whether the "
                        + "feature is available on this device before trying to start the "
                        + "services that implement it", ex);
            }
            return startService(serviceClass);
        }
    
     public <T extends SystemService> T startService(Class<T> serviceClass) {
    
         final String name = serviceClass.getName();
         ....
          try {     //注释1
                    Constructor<T> constructor = serviceClass.getConstructor(Context.class);
                    service = constructor.newInstance(mContext);
         ....
         startService(service);
         return service;
    ...
    }
    
    public void startService(@NonNull final SystemService service) {
            // Register it.
            mServices.add(service);
            // Start it.
            long time = SystemClock.elapsedRealtime();
            try {
                //注释2 启动CarService
                service.onStart();
    .....
    }

注释1处, 通过SystemServiceManager封装的方法来创建服务, 此处SystemServiceManager通过反射创建了CarServiceHelperService对象, 并调用其onStart方法, 进入到CarServiceHelperService.java文件中

public void onStart() {
            Intent intent = new Intent();
            intent.setPackage("com.android.car");
            intent.setAction(CAR_SERVICE_INTERFACE);
            if (!getContext().bindServiceAsUser(intent, mCarServiceConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE,
                    UserHandle.SYSTEM)) {
                Slog.wtf(TAG, "cannot start car service");
            }
            System.loadLibrary("car-framework-service-jni");
        }

注释二处 在onStart方法中, 创建了一个Intent 设置包名 和 Action 并调用bindServiceAsUser创建和绑定关联CarService, 同时加载了相关的JNI库(car-framework-service-jni).

通过以上的源码片段, 我们知道Intent的目标包名为"com.android.car", action为"android.car.ICar", 源码全局搜索与之相匹配的Service

packages/services/Car/service/src/com/android/car/CarService.java

通过上述流程, CarService在系统启动的早期就会随其他服务一同启动, 它的启动时机与 LocationManagerService/NotificationManagerService/WallpaperManagerService是一致的.

从这点来说,CarService具有和其他系统主要服务有同等的地位, **不同的是 CarService是在独立的进程中运行**, 而其他的服务运行在 SystemServer进程.

另一方面,从CarService的清单文件中可以看出, CarService使用的 system UID运行, 这也保证CarService拥有系统服务所具有的特性和权限.

除此之外, AAOS汽车服务的主要功能实现都集中在CarService中, 与Android原有的 Framework在源码上的耦合比较小, 在源码管理上, CarService的源码以单独的仓库进行管理.

下面来通过一个简单的架构示意图说明CarService与Android原有的系统服务之间的关系:CarService运行在独立的进程中. 其作为原有Android服务的补充,在汽车设备上运行

![64ecdea7153f4d09955722c3d045292a.png][]

AAOS 架构图

## 四. CarService源码分析 ##

当服务启动之后, 首先调用其onCreate方法. CarService的onCreate方法实现如下:

@Override
        public void onCreate() {
            Log.i(CarLog.TAG_SERVICE, "Service onCreate");
            //获取通知管理NotificationManager对象
            mCanBusErrorNotifier = new CanBusErrorNotifier(this /* context */);
            mVehicle = getVehicle();
    
            if (mVehicle == null) {
                throw new IllegalStateException("Vehicle HAL service is not available.");
            }
            try {
                mVehicleInterfaceName = mVehicle.interfaceDescriptor();
            } catch (RemoteException e) {
                throw new IllegalStateException("Unable to get Vehicle HAL interface descriptor", e);
            }
    
            Log.i(CarLog.TAG_SERVICE, "Connected to " + mVehicleInterfaceName);
    
            mICarImpl = new ICarImpl(this,
                    mVehicle,
                    SystemInterface.Builder.defaultSystemInterface(this).build(),
                    mCanBusErrorNotifier,
                    mVehicleInterfaceName);
            mICarImpl.init();
    
            linkToDeath(mVehicle, mVehicleDeathRecipient);
    
            ServiceManager.addService("car_service", mICarImpl);
            //设置SystemProperty属性  carService已创建
            SystemProperties.set("boot.car_service_created", "1");
            super.onCreate();
        }

主要做了两件事情:

1. 获取mVehicle 车辆相关的HIDL Binder远程对象;

2. 创建了mICarImpl对象, 并将其添加到ServiceManager管理的服务列表中.

这里的 ICarImpl起着创建并管理各个服务的作用. 在它的构造函数中,创建了各个服务的实例,并添加到服务列表中,源码如下:

packages/services/Car/service/src/com/android/car/ICarImpl.java

public ICarImpl(Context serviceContext, IVehicle vehicle, SystemInterface systemInterface,
                CanBusErrorNotifier errorNotifier, String vehicleInterfaceName) {
            mContext = serviceContext;
            mSystemInterface = systemInterface;
            mHal = new VehicleHal(vehicle);
            mVehicleInterfaceName = vehicleInterfaceName;
            //创建各种重要的服务
            mUserManagerHelper = new CarUserManagerHelper(serviceContext);
            final Resources res = mContext.getResources();
            final int maxRunningUsers = res.getInteger(
                    com.android.internal.R.integer.config_multiuserMaxRunningUsers);
            mCarUserService = new CarUserService(serviceContext, mUserManagerHelper,
                    ActivityManager.getService(), maxRunningUsers);
            mSystemActivityMonitoringService = new SystemActivityMonitoringService(serviceContext);
            mCarPowerManagementService = new CarPowerManagementService(mContext, mHal.getPowerHal(),
                    systemInterface, mUserManagerHelper);
            mCarPropertyService = new CarPropertyService(serviceContext, mHal.getPropertyHal());
            ....
            
            //将重要的服务缓存到 CarLocalServices
            CarLocalServices.addService(CarPowerManagementService.class, mCarPowerManagementService);
            CarLocalServices.addService(CarUserService.class, mCarUserService);
            CarLocalServices.addService(CarTrustedDeviceService.class, mCarTrustedDeviceService);
    
    
             // 将创建的服务对象依次添加到一个list中保存起来
             List<CarServiceBase> allServices = new ArrayList<>();
             allServices.add(mFeatureController);
             allServices.add(mCarUserService);
    
    .....
    }

这些创建的服务就是上文介绍的汽车服务.

## 五. Car API 使用方式 ##

在上面的介绍中，我们提到`CarService`中各个服务本质上是AIDL接口的实现类，属于Server端，而对应的Client端就需要一个`IBinder`对象来访问Server端的方法，这些`IBinder`对象在Car API中被封装在一个个`XXXManager`类中。

#### 5.1 编译 Car API ####

在使用Car API之前，我们需要先将Car API编译成jar也就是CarLib，这样才能让其它的系统应用使用, 命令如下:

make android.car android.car-system-stubs android.car-stubs

编译成功后的 android.car.jar 的输出路径为:

`/out/soong/.intermediates/packages/services/Car/car-lib/android.car/android_common/javac/`android.car.jar

#### 5.2 使用 Car API ####

Car API 的使用并不复杂，大致有以下几个步骤

1. 首先,通过Car.createCar 创建 Car对象

if (getPackageManager().hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_AUTOMOTIVE)) {
        Car carClient = Car.createCar(context, mCarServiceConnection);
    }

通过getPackageManager().hasSystemFeature(String string)判断系统是否支持特定的模块功能

其中需要传入ServiceConnection对象, 在CarService成功连接后,收到相应的回调, 如果ServiceConnection的onServiceConnected被回调,则说明连接成功了, 便可以获取相应的服务了.

private final ServiceConnection mCarServiceConnection = new ServiceConnection() {
        @Override
        public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
                try {
                    CarInfoManager manager = (CarInfoManager) carClient.getCarManager(Car.INFO_SERVICE);
                } catch (CarNotConnectedException e) {
                    Log.e(TAG, "Car not connected in onServiceConnected");
                }
        }
    
        @Override
        public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
        }
    };

2. 构建出Car对象后还需要调用`connect()`才会连接到`CarService`上.

carClient.connect();

`[注意事项]connect()`只能调用一次，如果当前已经处于连接状态，再次调用`connect()`会抛出异常，client如果没有捕获该异常，则会引起client端程序crash.

@Deprecated
    public void connect() throws IllegalStateException {
        synchronized (mLock) {
            if (mConnectionState != STATE_DISCONNECTED) {
                throw new IllegalStateException("already connected or connecting");
            }
            mConnectionState = STATE_CONNECTING;
            startCarService();
        }
    }

3. 除了需要连接服务,还需要在不使用CarService的时候解绑服务, 通过disconnect方法释放资源:

carClient.disconnect();

上面3个步骤是在(<=Android9)之前的使用方法, 在Android10后, 获取Car对象的方法被大大简化了

应用不必在连接并接受回调后才能使用Car API, 这意味着获取 Car Manager对象的方法可以同步而非异步执行.

android10 以后获取Car对象的方法:

if (getPackageManager().hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_AUTOMOTIVE)) {
        Car carClient = Car.createCar(context);
        CarHvacManager manager = (CarHvacManager) carClient.getCarManager(Car.HVAC_SERVICE);
    }

## 六. 总结 ##

本文主要说明了CarService这一系统服务的启动流程,以及一些关键成员的创建和初始化流程.

同时简单介绍了一下客户端是如何获取和使用CarService对象, 如上文介绍的, CarService对象只是获取各个Manager的媒介,它本身并不承担管理传感器.空调等具体的任务.

如果要获取车辆的相关信息,如车速, 车内空调温度,诊断信息, 或对车辆进行相关的控制,如升高和降低空调温度,控制座椅和车窗, 调节音量等,就要通过具体的Manager中的API和对应的服务来实现了.

[119396dc43b04e26b9e7348536dd8d14.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/24/43a967acb10f44b8bfa26d276a1fb490.png
[64ecdea7153f4d09955722c3d045292a.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/24/bedb21ec74434daeb5bb19954c4b30b0.png