Android系统电量消耗自动测量工具的设计与实现

摘要

随着智能手机系统及微电子技术的迅速发展，当今的智能手机搭载的硬件设备性能越来越强大，与此同时功能各异的第三方应用程序也层出不穷。智能手机在极大的满足用户使用需求的同时，也随之产生了一个不可忽视的问题——智能手机电量消耗过大的问题。因此，对于智能手机电量消耗的测量也成为近几年手持设备的研究热点之一。目前，广泛使用的手机电量测量工具虽然能够实现自动化的电量消耗测量，但是这些工具普遍存在着测量精度不高或需要外部设备配合处理数据的缺陷，这也使得手机用户和应用开发者很难了解手机硬件设备和应用程序的耗电量情况。
　　为了解决上述问题，本文对已有的电量测量方法进行分析，并利用对底层内核系统调用进行监控的方法，实现了一个自动化的电量消耗测量工具。该工具通过探测Linux内核系统调用，达到实时监控硬件设备使用情况的目的，并结合硬件电量消耗模型，计算出Android手机设备应用级和硬件级的电量消耗。本文介绍了智能手机的发展现状及Android手机电量测量研究中存在的问题，并对目前已有的电量测量工具及电量测量方法进行了分析，指出各自的适用范围和优缺点。在此基础上，本文明确了基于内核系统调用监测的Android手机电量测量工具的设计框架，并详细描述了硬件设备电量消耗模型的建立及Android内核系统调用探测、监听模块的设计思路和实现方法。本文使用实际的Android系统智能手机作为实验对象，对六种硬件设备及三款常用的应用程序的电量消耗情况进行测量，并将测量结果与外部电量测量器的结果相对照。结果表明，本文实现的测量工具具有较高的实时性和准确率，并且具有一定的扩展性。

目录

声明

摘要

第一章 引言

第一节 研究背景

1．1．1 智能手机市场发展现状

1．1．2 Android应用市场及用户使用行为分析

第二节 论文的选题和意义

第三节 本论文主要研究内容

第四节 论文结构

第二章 相关研究与工作

第一节 电量监测工具相关研究

2．1．1 Trepn Profiler工具

2．1．2 Power Tutor工具

2．1．3 AppScope工具

2．1．4 Monsoon电量监控器

第二节 电量监测方法相关研究

2．2．1 协同电量诊断方式

2．2．2 基于硬件使用和基于时间分割的监测方式

2．2．3 基于系统调用的电量监测方式

第三节 本章小结

第三章 Android系统架构简介

第一节 Android系统简介

3．1．1 应用程序层

3．1．2 应用程序框架层

3．1．3 系统运行库层

3．1．4 Linux内核层

第二节 Android系统中的Linux内核

第三节 Binder模块介绍

3．3．1 Binder模块的功能及原理

3．3．2 Binder IPC数据的传递

3．3．3 Binder Driver在服务使用中的函数调用流程

第四节 本章小结

第四章 Android系统电量测量工具的设计与实现

第一节 Android系统电量测量工具整体架构

第二节 硬件设备电量消耗模型

4．2．1 CPU设备电量消耗建模

4．2．2 WiFi设备电量消耗建模

4．2．3 LCD设备电量消耗建模

4．2．4 GPS设备电量消耗建模

4．2．5 3G设备电量消耗建模

4．2．6 传感器设备电量消耗建模

第三节 系统调用探测模块

4．3．1 系统调用探测点的设置

4．3．2 探测事件消息的发送

第四节 系统调用监听模块

第五节 本章小结

第五章 系统测试

第一节 测试环境搭建

5．1．1 Linux内核编译

5．1．2 Android电量消耗测量工具的安装

第二节 测试结果分析

5．2．1 Android手机硬件设备电量消耗测量

5．2．2 Android手机应用程序电量消耗测量

第三节 本章小结

第六章 总结与展望

第一节 论文总结

第二节 研究展望

参考文献

致谢

附录

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果