VBUS监控 (vbus_monitor) 模块分析
一、模块概述
1.1 功能定位
vbus_monitor 是华为 MATE X5 的 VBUS（充电总线）状态监控模块，主要功能是：
连接状态管理：统一管理USB/无线充电的连接/断开状态
VBUS缺失检测：关机充电模式下监测VBUS异常掉电
Uevent通知：向用户空间发送充电连接事件
Vote投票机制：多客户端投票决策VBUS连接状态
无线TX监控：监控无线反向充电（给其他设备充电）状态
Sysfs接口：提供状态查询节点
1.2 核心概念
VBUS：充电总线电压，代表充电器是否在位
1.3 设计目标
状态同步：统一USB/无线充电状态通知机制
异常检测：关机充电时VBUS掉电快速上报
投票管理：多模块协同决策VBUS状态
用户通知：通过uevent通知系统服务更新UI
二、核心架构
2.1 模块结构图
┌──────────────────────────────────────────────────────┐
│ vbus_monitor 监控模块 │
├──────────────────────────────────────────────────────┤
│ 初始化层 │
│ ├─ vbus_init: 创建vote对象 + sysfs节点 │
│ ├─ vbus_parse_dts: 解析absent_monitor配置 │
│ └─ power_event监听注册 (POWER_BNT_CONNECT) │
├──────────────────────────────────────────────────────┤
│ 事件处理层 │
│ ├─ vbus_notifier_call: 连接事件响应 │
│ │ ├─ USB_CONNECT → uevent + vote(usb, true) │
│ │ ├─ USB_DISCONNECT → uevent + vote(usb, false) │
│ │ ├─ WIRELESS_CONNECT → uevent + vote(wl, true) │
│ │ ├─ WIRELESS_DISCONNECT → uevent + vote(wl, false)│
│ │ ├─ WIRELESS_TX_START → TX_OPEN uevent │
│ │ ├─ WIRELESS_TX_STOP → TX_CLOSE uevent │
│ │ ├─ WIRELESS_AUX_TX_START → AUX_TX_OPEN │
│ │ └─ WIRELESS_AUX_TX_STOP → AUX_TX_CLOSE │
│ └─ vbus_vote_callback: Vote结果回调 │
│ ├─ result=1 → VBUS_VOTE_CONNECT uevent │
│ └─ result=0 → VBUS_VOTE_DISCONNECT uevent │
├──────────────────────────────────────────────────────┤
│ VBUS缺失监测层 │
│ ├─ absent_monitor_work: 周期检测 (2s) │
│ ├─ vbus_absent_monitor: VBUS状态判断 │
│ │ ├─ 检查OVP开关状态 │
│ │ ├─ 检查直充状态 │
│ │ ├─ 读取VBUS电压状态 │
│ │ └─ absent_cnt计数 (连续5次异常) │
│ └─ vbus_send_absent_uevent: VBUS缺失通知 │
├──────────────────────────────────────────────────────┤
│ Uevent通知层 │
│ ├─ VBUS_CONNECT: 充电器连接 │
│ ├─ VBUS_DISCONNECT: 充电器断开 │
│ ├─ VBUS_ABSENT: 关机充电VBUS掉电 │
│ ├─ VBUS_VOTE_CONNECT: Vote结果-连接 │
│ ├─ VBUS_VOTE_DISCONNECT: Vote结果-断开 │
│ ├─ TX_OPEN: 无线反向充电开启 │
│ ├─ TX_CLOSE: 无线反向充电关闭 │
│ ├─ AUX_TX_OPEN: 辅助TX开启 │
│ └─ AUX_TX_CLOSE: 辅助TX关闭 │
├──────────────────────────────────────────────────────┤
│ Sysfs接口层 │
│ ├─ /sys/class/hw_power/vbus/absent_state (ro) │
│ │ └─ 0: VBUS在位, 1: VBUS缺失 │
│ └─ /sys/class/hw_power/vbus/connect_state (ro) │
│ └─ -1: 默认, 0: 断开, 1: 连接 │
└──────────────────────────────────────────────────────┘
2.2 事件流转图
充电器物理插入
↓
USB/Wireless驱动检测
↓
发送POWER_NE_USB_CONNECT / POWER_NE_WIRELESS_CONNECT
↓
vbus_notifier_call接收事件
↓
├─ vbus_send_connect_uevent
│ └─ 发送VBUS_CONNECT=到用户空间
│ └─ SystemUI更新充电图标
├─ power_vote_set(client, true, true)
│ └─ 投票客户端注册连接状态
│ └─ vbus_vote_callback触发
│ └─ 发送VBUS_VOTE_CONNECT=
└─ 更新 connect_state = VBUS_STATE_CONNECT
三、关键数据结构
3.1 设备管理结构
struct vbus_dev {
struct device *dev;
struct notifier_block nb;
u32 absent_monitor_enabled;
struct delayed_work absent_monitor_work;
int absent_cnt;
int absent_state;
int connect_state;
};
3.2 状态枚举
enum vbus_absent_state {
VBUS_STATE_PRESENT = 0,
VBUS_STATE_ABSENT = 1,
};
enum vbus_connect_state {
VBUS_DEFAULT_CONNECT_STATE = -1,
VBUS_STATE_DISCONNECT = 0,
VBUS_STATE_CONNECT = 1,
};
3.3 Uevent事件定义
| Event字符串 | 含义 | 触发条件 |
|---|
| VBUS_CONNECT= | 充电器连接 | USB/无线充电器插入 |
| VBUS_DISCONNECT= | 充电器断开 | USB/无线充电器拔出 |
| VBUS_ABSENT= | VBUS缺失 | 关机充电时VBUS掉电 |
| VBUS_VOTE_CONNECT= | Vote连接 | 投票结果为连接 |
| VBUS_VOTE_DISCONNECT= | Vote断开 | 投票结果为断开 |
| TX_OPEN= | 无线TX开启 | 开始给其他设备充电 |
| TX_CLOSE= | 无线TX关闭 | 停止给其他设备充电 |
| AUX_TX_OPEN= | 辅助TX开启 | 辅助无线TX启动 |
| AUX_TX_CLOSE= | 辅助TX关闭 | 辅助无线TX停止 |
四、核心功能实现
4.1 连接事件处理
static int vbus_notifier_call(struct notifier_block *nb,
unsigned long event, void *data)
{
struct vbus_dev *l_dev = vbus_get_dev();
switch (event) {
case POWER_NE_USB_DISCONNECT:
vbus_send_disconnect_uevent(l_dev);
power_vote_set(VBUS_MONITOR_VOTE_OBJECT, "usb", false, false);
break;
case POWER_NE_WIRELESS_DISCONNECT:
vbus_send_disconnect_uevent(l_dev);
power_vote_set(VBUS_MONITOR_VOTE_OBJECT, "wireless", false, false);
break;
case POWER_NE_USB_CONNECT:
vbus_send_connect_uevent(l_dev);
power_vote_set(VBUS_MONITOR_VOTE_OBJECT, "usb", true, true);
break;
case POWER_NE_WIRELESS_CONNECT:
vbus_send_connect_uevent(l_dev);
power_vote_set(VBUS_MONITOR_VOTE_OBJECT, "wireless", true, true);
break;
case POWER_NE_WIRELESS_TX_START:
vbus_send_wireless_tx_open_uevent();
power_vote_set(VBUS_MONITOR_VOTE_OBJECT, "wireless_tx", true, true);
break;
case POWER_NE_WIRELESS_TX_STOP:
vbus_send_wireless_tx_close_uevent();
power_vote_set(VBUS_MONITOR_VOTE_OBJECT, "wireless_tx", false, false);
break;
}
return NOTIFY_OK;
}
4.2 Uevent去重机制
问题：重复发送相同事件会导致用户空间重复处理
方案：记录上次状态，过滤重复事件
static void vbus_send_connect_uevent(struct vbus_dev *l_dev)
{
if (l_dev->connect_state == VBUS_STATE_CONNECT) {
hwlog_info("ignore the same connect uevent\n");
return;
}
l_dev->connect_state = VBUS_STATE_CONNECT;
n_data.event = "VBUS_CONNECT=";
n_data.event_len = 13;
power_event_report_uevent(&n_data);
}
static void vbus_send_disconnect_uevent(struct vbus_dev *l_dev)
{
if (l_dev->connect_state == VBUS_STATE_DISCONNECT) {
hwlog_info("ignore the same disconnect uevent\n");
return;
}
l_dev->connect_state = VBUS_STATE_DISCONNECT;
n_data.event = "VBUS_DISCONNECT=";
n_data.event_len = 16;
power_event_report_uevent(&n_data);
power_if_kernel_sysfs_set(POWER_IF_OP_TYPE_ALL, POWER_IF_SYSFS_READY, 0);
}
4.3 Vote投票机制
目的：多个客户端（USB/无线/无线TX）协同决策VBUS状态
投票策略：POWER_VOTE_SET_ANY（任一客户端投票即生效）
客户端投票:
- usb: true/false
- wireless: true/false
- wireless_tx: true/false
- wireless_aux_tx: true/false
Vote结果:
- 任一客户端投true → result=1 (连接)
- 全部客户端投false → result=0 (断开)
Vote回调处理：
static int vbus_vote_callback(struct power_vote_object *obj,
void *data, int result, const char *client_str)
{
hwlog_info("result=%d client_str=%s\n", result, client_str);
if (result)
vbus_vote_send_connect_uevent();
else
vbus_vote_send_disconnect_uevent();
return 0;
}
投票示例：
初始状态:
usb=false, wireless=false, wireless_tx=false
→ vote_result=0 (断开)
USB充电器插入:
usb=true, wireless=false, wireless_tx=false
→ vote_result=1 (连接)
→ vbus_vote_send_connect_uevent()
同时无线充电:
usb=true, wireless=true, wireless_tx=false
→ vote_result=1 (保持连接)
拔掉USB，保留无线:
usb=false, wireless=true, wireless_tx=false
→ vote_result=1 (保持连接，不发送断开事件)
拔掉无线:
usb=false, wireless=false, wireless_tx=false
→ vote_result=0 (断开)
→ vbus_vote_send_disconnect_uevent()
4.4 VBUS缺失监测
应用场景：关机充电模式下，VBUS异常掉电需要快速通知系统
监测逻辑：
static void vbus_absent_monitor(struct vbus_dev *l_dev)
{
if (power_sw_get_output_by_label(POWER_SW_CHARGER_OVP) == POWER_SW_OFF) {
l_dev->absent_cnt = 0;
return;
}
if (power_platform_in_dc_charging_stage()) {
l_dev->absent_cnt = 0;
return;
}
if (power_platform_get_vbus_status() == 0) {
l_dev->absent_state = VBUS_STATE_ABSENT;
l_dev->absent_cnt++;
} else {
l_dev->absent_state = VBUS_STATE_PRESENT;
l_dev->absent_cnt = 0;
}
hwlog_err("absent_monitor: state=%d, cnt=%d\n",
l_dev->absent_state, l_dev->absent_cnt);
if (l_dev->absent_cnt < VBUS_ABSENT_MAX_CNTS)
return;
vbus_send_absent_uevent(l_dev);
}
监测流程：
关机充电模式
↓
延迟4s启动监测 (absent_monitor_work)
↓
┌──────────────────────────────────────┐
│ 周期监测 (每2s一次) │
│ 1. 检查OVP开关状态 │
│ 2. 检查是否直充 │
│ 3. 读取VBUS电压状态 │
│ 4. VBUS=0V → absent_cnt++ │
│ VBUS>0V → absent_cnt=0 │
│ 5. absent_cnt≥5 (10s连续异常) │
│ → 发送VBUS_ABSENT= uevent │
│ → 系统处理充电器掉电事件 │
└──────────────────────────────────────┘
异常判断标准：
连续5次检测 × 2s间隔 = 10秒
→ 确保不是瞬时波动，而是真实掉电
4.5 周期监测任务
static void vbus_absent_monitor_work(struct work_struct *work)
{
struct vbus_dev *l_dev = vbus_get_dev();
if (!l_dev || !l_dev->absent_monitor_enabled)
return;
if (!power_cmdline_is_powerdown_charging_mode())
return;
vbus_absent_monitor(l_dev);
schedule_delayed_work(&l_dev->absent_monitor_work,
msecs_to_jiffies(VBUS_ABSENT_CHECK_TIME));
}
调度时机：
系统启动 (vbus_init)
↓
延迟4s启动首次检测
↓
每2s周期执行
↓
直到模块卸载 (vbus_exit)
五、DTS配置示例
5.1 完整配置
huawei_vbus_monitor: huawei,vbus_monitor {
compatible = "huawei,vbus_monitor";
status = "ok";
/* VBUS缺失监测使能
* 0: 禁用 (默认)
* 1: 启用 (关机充电模式下监测)
*/
absent_monitor_enabled = <1>;
};
5.2 参数说明
| 参数 | 含义 | 默认值 | 说明 |
|---|
| absent_monitor_enabled | VBUS缺失监测使能 | 0 | 仅关机充电模式有效 |
5.3 使用场景
absent_monitor_enabled=0:
- 正常手机使用
- 不需要VBUS缺失检测
- 节省功耗
absent_monitor_enabled=1:
- 需要关机充电功能
- 监测充电器掉电
- 适用于工厂测试/售后维修
六、Sysfs接口
6.1 节点路径
/sys/class/hw_power/vbus/
├── absent_state
└── connect_state
6.2 使用示例
cat /sys/class/hw_power/vbus/absent_state
cat /sys/class/hw_power/vbus/connect_state
while true; do
absent=$(cat /sys/class/hw_power/vbus/absent_state)
connect=$(cat /sys/class/hw_power/vbus/connect_state)
echo "VBUS: absent=$absent, connect=$connect"
sleep 1
done
七、典型应用场景
7.1 USB充电器插拔
场景: 用户插入USB充电器
T=0s: USB驱动检测到VBUS
→ 发送POWER_NE_USB_CONNECT事件
T=0.01s: vbus_notifier_call接收事件
→ vbus_send_connect_uevent
→ 发送VBUS_CONNECT= uevent
→ connect_state更新为1
→ power_vote_set("usb", true, true)
→ vbus_vote_callback(result=1)
→ 发送VBUS_VOTE_CONNECT= uevent
T=0.02s: 用户空间udev接收uevent
→ SystemUI更新充电图标
→ BatteryService更新充电状态
T=10s: 用户拔出USB充电器
→ 发送POWER_NE_USB_DISCONNECT事件
→ vbus_send_disconnect_uevent
→ 发送VBUS_DISCONNECT= uevent
→ connect_state更新为0
→ power_vote_set("usb", false, false)
→ vbus_vote_callback(result=0)
→ 发送VBUS_VOTE_DISCONNECT= uevent
7.2 无线充电 + USB同时充电
初始状态:
usb=false, wireless=false
→ vote_result=0
T=0s: 无线充电板放置手机
→ POWER_NE_WIRELESS_CONNECT
→ vote("wireless", true)
→ vote_result=1
→ VBUS_CONNECT= + VBUS_VOTE_CONNECT=
T=10s: 同时插入USB充电器
→ POWER_NE_USB_CONNECT
→ vote("usb", true)
→ vote_result=1 (保持不变)
→ VBUS_CONNECT= (connect_state已为1，被去重过滤)
T=20s: 拿起手机(无线充电断开)
→ POWER_NE_WIRELESS_DISCONNECT
→ vote("wireless", false)
→ vote_result=1 (USB仍连接)
→ VBUS_DISCONNECT= (connect_state已为1，被去重过滤)
T=30s: 拔出USB
→ POWER_NE_USB_DISCONNECT
→ vote("usb", false)
→ vote_result=0 (全部断开)
→ VBUS_DISCONNECT= + VBUS_VOTE_DISCONNECT=
7.3 无线反向充电
场景: 用户开启无线反向充电，给耳机充电
T=0s: 用户在设置中开启反向充电
→ 无线TX驱动启动
→ 发送POWER_NE_WIRELESS_TX_START事件
T=0.01s: vbus_notifier_call接收
→ vbus_send_wireless_tx_open_uevent
→ 发送TX_OPEN= uevent
→ power_vote_set("wireless_tx", true, true)
→ vote_result=1
→ VBUS_VOTE_CONNECT= (虽然是输出，但标记为"占用")
T=0.02s: SystemUI接收TX_OPEN= uevent
→ 显示反向充电动画
→ 更新电池消耗模式
T=60s: 耳机充满 / 用户关闭反向充电
→ POWER_NE_WIRELESS_TX_STOP
→ TX_CLOSE= uevent
→ vote("wireless_tx", false)
→ VBUS_VOTE_DISCONNECT=
7.4 关机充电VBUS掉电
场景: 关机充电模式下，充电器接触不良
T=0s: 系统进入关机充电模式
→ absent_monitor_enabled=1
→ 延迟4s启动监测
T=4s: 首次检测
→ VBUS=5V, absent_cnt=0
T=6s: 第2次检测
→ VBUS=5V, absent_cnt=0
T=30s: 充电器接触不良，VBUS掉电
→ VBUS=0V, absent_cnt=1
T=32s: 第2次异常
→ VBUS=0V, absent_cnt=2
T=34s: 第3次异常
→ VBUS=0V, absent_cnt=3
T=36s: 第4次异常
→ VBUS=0V, absent_cnt=4
T=38s: 第5次异常
→ VBUS=0V, absent_cnt=5
→ 触发阈值
→ vbus_send_absent_uevent()
→ 发送VBUS_ABSENT= uevent
T=38.01s: 用户空间init进程接收
→ 检测到充电器掉电
→ 执行关机流程
→ 防止长时间黑屏卡死
八、与其他模块协作
8.1 依赖接口
| 模块 | 接口 | 用途 |
|---|
| power_event | power_event_bnc_register | 监听连接事件 |
| power_event | power_event_report_uevent | 发送uevent通知 |
| power_vote | power_vote_create_object | 创建投票对象 |
| power_vote | power_vote_set | 设置投票值 |
| power_platform | power_platform_get_vbus_status | 获取VBUS状态 |
| power_platform | power_platform_in_dc_charging_stage | 查询直充状态 |
| power_sw | power_sw_get_output_by_label | 获取OVP开关状态 |
| power_cmdline | power_cmdline_is_powerdown_charging_mode | 查询关机充电模式 |
| power_if | power_if_kernel_sysfs_set | 设置接口就绪标志 |
8.2 事件流向
USB/Wireless驱动
↓ POWER_NE_*_CONNECT/DISCONNECT
vbus_notifier_call
↓
├─ vbus_send_*_uevent → 用户空间
│ └─ SystemUI更新UI
│ └─ BatteryService更新充电状态
└─ power_vote_set
└─ vbus_vote_callback
└─ VBUS_VOTE_* uevent → 用户空间
└─ PowerManagerService决策
8.3 Vote客户端关系
VBUS_MONITOR_VOTE_OBJECT (SET_ANY策略)
├─ usb: USB充电投票
├─ wireless: 无线充电投票
├─ wireless_tx: 无线反向充电投票
└─ wireless_aux_tx: 辅助TX投票
Vote结果:
- 任一客户端=true → result=1 (VBUS占用)
- 全部客户端=false → result=0 (VBUS空闲)
九、Uevent处理
9.1 用户空间监听
Android层接收：
private final class BatteryListener extends UEventObserver {
@Override
public void onUEvent(UEventObserver.UEvent event) {
String vbusConnect = event.get("VBUS_CONNECT");
String vbusDisconnect = event.get("VBUS_DISCONNECT");
String vbusAbsent = event.get("VBUS_ABSENT");
String txOpen = event.get("TX_OPEN");
if (vbusConnect != null) {
updateBatteryStatus();
} else if (vbusDisconnect != null) {
stopChargingAnimation();
} else if (vbusAbsent != null) {
shutdownIfNeeded();
} else if (txOpen != null) {
showWirelessTxAnimation();
}
}
}
9.2 事件汇总表
| Uevent | 触发条件 | 用户空间处理 |
|---|
| VBUS_CONNECT= | USB/无线充电器插入 | 更新充电UI、开始充电 |
| VBUS_DISCONNECT= | 充电器拔出 | 停止充电UI、清除就绪标志 |
| VBUS_ABSENT= | 关机充电VBUS掉电 | 关机退出 |
| VBUS_VOTE_CONNECT= | Vote结果连接 | PowerManager决策 |
| VBUS_VOTE_DISCONNECT= | Vote结果断开 | PowerManager决策 |
| TX_OPEN= | 无线反向充电开启 | 显示TX UI、限制性能 |
| TX_CLOSE= | 无线反向充电关闭 | 隐藏TX UI、恢复性能 |
| AUX_TX_OPEN= | 辅助TX开启 | 辅助TX UI |
| AUX_TX_CLOSE= | 辅助TX关闭 | 隐藏辅助TX UI |
十、关键技术要点
10.1 Uevent去重机制
问题：重复事件导致用户空间重复处理
USB插入 → VBUS_CONNECT=
USB识别为DCP → 再次触发连接事件 → VBUS_CONNECT= (重复!)
→ SystemUI重复播放充电动画
解决方案：记录connect_state状态
if (l_dev->connect_state == VBUS_STATE_CONNECT) {
return;
}
l_dev->connect_state = VBUS_STATE_CONNECT;
10.2 Vote投票策略
SET_ANY策略：任一客户端投票即生效
应用场景: VBUS占用判断
- USB充电中: usb=true → VBUS占用
- 无线充电中: wireless=true → VBUS占用
- 反向充电中: wireless_tx=true → VBUS占用 (实际是输出)
- 全部断开: 所有=false → VBUS空闲
优势：
10.3 关机充电保护
场景：关机充电时充电器接触不良
问题:
充电器松动 → VBUS间歇性掉电 → 系统无法检测 → 黑屏卡死
解决方案:
1. 周期监测VBUS电压 (2s)
2. 连续5次异常 (10s) → 确认掉电
3. 发送VBUS_ABSENT= uevent
4. init进程接收 → 执行关机
5. 防止长时间黑屏
10.4 接口就绪标志
power_if_kernel_sysfs_set(POWER_IF_OP_TYPE_ALL, POWER_IF_SYSFS_READY, 0);
目的：通知其他模块充电接口不可用
充电器拔出 → VBUS_DISCONNECT
↓
power_if接口标记为未就绪
↓
其他模块查询接口状态
↓
发现未就绪 → 停止充电相关操作
↓
例如: 直充模块停止检测适配器
10.5 延迟启动机制
schedule_delayed_work(&l_dev->absent_monitor_work,
msecs_to_jiffies(VBUS_ABSENT_INIT_TIME));
原因：
系统启动初期VBUS可能不稳定
充电IC初始化需要时间
避免误报VBUS缺失
十一、调试与诊断
11.1 日志输出
echo "vbus_monitor" > /sys/kernel/debug/dynamic_debug/control
[vbus_monitor] result=1 client_str=usb
[vbus_monitor] ignore the same connect uevent
[vbus_monitor] absent_monitor: state=1, cnt=5
11.2 状态监控脚本
#!/bin/bash
while true; do
absent=$(cat /sys/class/hw_power/vbus/absent_state)
connect=$(cat /sys/class/hw_power/vbus/connect_state)
timestamp=$(date +"%H:%M:%S")
echo "[$timestamp] VBUS: absent=$absent, connect=$connect"
if [ "$absent" == "1" ]; then
echo "!!! VBUS ABSENT DETECTED !!!"
dmesg | grep vbus_monitor | tail -20
fi
sleep 1
done
11.3 Uevent监听
udevadm monitor --environment | grep -E "VBUS|TX_"
十二、总结
核心价值
状态统一管理：集中处理USB/无线/TX等多种充电模式
Uevent通知：向用户空间提供实时充电状态变化
Vote投票机制：多客户端协同决策VBUS占用状态
关机充电保护：检测VBUS掉电，防止黑屏卡死
去重优化：过滤重复事件，减少用户空间处理负担
技术亮点
适用场景
USB充电：有线充电器插拔通知
无线充电：无线充电板放置/移除
反向充电：给其他设备充电状态管理
关机充电：充电器掉电异常检测
多模式充电：USB+无线同时充电协调
设计理念