WattScope 功耗读取方法详解

本文档详细说明 WattScope 如何读取各部分功耗数据：数据来源（sysfs 节点）、读取命令、解析与计算逻辑、单位换算，以及实测数据示例。所有内容均对应仓库源码实现，并在 Redmi K90 Pro Max（myron，Android 16，KernelSU root）上实测验证。

总览

监控项	数据来源	单位（节点原始值）	实现代码
SOC 总功耗（8 个 zone）	`/sys/class/powercap/qpt`（QPT 框架）	energy_uj（µJ）/ power_uw（µW）	`core/qpt/QptPowerReader.kt`
整机功耗	`/sys/class/power_supply/battery/power_now`（或 current×voltage 回退）	µW	`core/auxiliary/AuxReader.kt`

所有读取均通过 libsu 以 root 身份执行（节点属主为 root，普通 shell 无读权限），并把多个 cat 合并成一次 su 往返以降低采样开销。

一、QPT 功耗遥测（各部分功耗）

1.1 什么是 QPT

Qualcomm Power Telemetry 是高通平台内核暴露的电源计量框架，挂载在 Linux 标准 powercap class 下：

/sys/class/powercap/qpt/

它以树形结构组织：根节点 qpt:0 是整机 SoC 聚合（name 为 soc），其子目录 qpt:0:N 是各功能域（rail）的计量单元。每个节点提供：

文件	含义	单位
`name`	zone 名称（如 cpu-m）	文本
`energy_uj`	累计消耗能量（自启动以来单调递增的计数器）	µJ（微焦）
`power_uw`	当前瞬时功率	µW（微瓦）
`enabled`	QPT 总开关（根目录下）	0/1
`constraint_0_*`	功率约束（本设备为 Dummy，无实际限制）	µW / µs

1.2 实测目录结构（K90 Pro Max）

/sys/class/powercap/qpt/
├── enabled                  ← 总开关（写 1 开启，写 0 关闭）
└── qpt:0/                   ← 根 zone，name = "soc"（整机聚合）
    ├── energy_uj / power_uw
    ├── qpt:0:0/  name = cpu-m     ← 中核簇（Cortex-A7xx）
    ├── qpt:0:1/  name = cpu-l     ← 小核簇（Cortex-A5xx）
    ├── qpt:0:2/  name = gpu       ← GPU
    ├── qpt:0:3/  name = nsp       ← NPU（Hexagon，无负载时常为 0）
    ├── qpt:0:4/  name = debug-0   ← 厂商未命名的附加 rail
    ├── qpt:0:5/  name = debug-2   ← 厂商未命名的附加 rail（负载高，常随大核/DDR 活动）
    └── qpt:0:6/  name = debug-4   ← 厂商未命名的附加 rail

zone 列表完全动态发现，不硬编码：不同 SoC 的 zone 数量与命名可以不同。debug-* 是高通未映射到具体名称的计量 rail，能量计算方法与其他 zone 完全一致。

实测验证：soc 的 energy_uj ≈ 所有子 zone 之和（误差来自各文件读取时刻的微小错位）。

1.3 开关与可用性检测

bash

# 是否支持 QPT（目录存在）
[ -d '/sys/class/powercap/qpt/' ] && echo 1 || echo 0

# 是否已开启
cat /sys/class/powercap/qpt/enabled        # 输出 1 或 0

# 开启 / 关闭（root）
echo 1 > /sys/class/powercap/qpt/enabled
echo 0 > /sys/class/powercap/qpt/enabled

对应代码：QptPowerReader.isAvailable() / isEnabled() / setEnabled()。

1.4 zone 动态发现（scanZones）

用 find 递归查找所有含 energy_uj 的目录，再批量读取每个目录的 name 与 power_uw 可用性：

bash

# 第一步：找出全部 zone 路径
find '/sys/class/powercap/qpt/' -mindepth 2 -type f -name energy_uj \
  | sed 's#/energy_uj$##' | sort

# 第二步：单条命令批量读 name + power_uw 是否存在（避免逐 zone 一次 su）
n=$(cat '<zone>/name' 2>/dev/null); [ -f '<zone>/power_uw' ] && pw=1 || pw=0; echo "<zone>|$n|$pw"

输出形如：

/sys/class/powercap/qpt/qpt:0/qpt:0:0|cpu-m|1
/sys/class/powercap/qpt/qpt:0/qpt:0:1|cpu-l|1
...

1.5 批量采样命令（buildSampleCommand）

每个采样 tick，把全部 zone 的读取合并为一条 shell 命令（与附加监控命令再合并，整个 App 每个采样周期只有一次 su 往返）：

bash

for z in '<zone1>' '<zone2>' ...; do
  e=$(cat "$z/energy_uj" 2>/dev/null)
  p=$(cat "$z/power_uw"  2>/dev/null)
  echo "QPT|$z|$p|$e"
done

输出（打标签行，供解析器按前缀分发）：

QPT|/sys/class/powercap/qpt/qpt:0/qpt:0:0|142080|72480419968
QPT|/sys/class/powercap/qpt/qpt:0/qpt:0:1|1408|29490011008
...

1.6 解析与功耗计算（parseSampleLines）

每行按 | 拆分为 QPT|路径|power_uw|energy_uj，计算逻辑：

优先使用 power_uw（瞬时功率，硬件直接给出）——非空即作为该采样点的功率；
回退计算：若 power_uw 缺失（节点不存在或读取失败）且上一 tick 有能量记录，则用能量差分法求平均功率：

power_uw = (energy_uj_now − energy_uj_prev) × 1000 ÷ Δt_ms

单位推导：µJ ÷ ms = µJ/ms = W×10⁻⁶ = µW，即 deltaEnergy * 1_000 / deltaMs；对计数器回绕（重启清零）取 max(0, ΔE) 保护。

energy_uj 原样入库（用于总能量统计与导出）。

1.7 实测数据示例（采样间隔 2s）

zone	energy_uj (t0)	power_uw (t0)	power_uw (t0+2s)
cpu-m	72,480,419,968	142,080（142 mW）	141,568
cpu-l	29,490,011,008	1,408（1.4 mW）	320
gpu	6,868,295,168	1,792（1.8 mW）	704
nsp	4,939,520	0（NPU 空闲）	0
debug-0	9,216,268,224	25,472（25 mW）	24,832
debug-2	39,771,145,920	131,520（132 mW）	124,928
debug-4	6,168,053,120	15,488（15 mW）	15,808

游戏负载下 cpu-m 可达 1 W 以上（历史记录 AVG 1.02 W）；nsp 仅在 NPU 推理时非零。

QPT 关闭时（enabled=0），power_uw 恒为 0、energy_uj 冻结，此时采样无意义——App 会在关闭状态下停止采样并在 UI 提示。

二、整机功耗（电池输出功率）

SoC 各 rail 之和不含屏幕、射频、 PMIC 损耗等，整机功耗从电池侧计量：

2.1 首选：power_now

bash

cat /sys/class/power_supply/battery/power_now     # 单位 µW

2.2 回退：current_now × voltage_now

部分内核不提供 power_now（实测 K90 Pro Max 该文件为空），此时用欧姆定律计算：

bash

c=$(cat /sys/class/power_supply/battery/current_now)    # µA
v=$(cat /sys/class/power_supply/battery/voltage_now)    # µV
echo "$c $v" | awk '{p=$1*$2/1000000; if (p<0) p=-p; printf "BAT|%d\n", p}'

要点：

单位换算：µA × µV = pW，÷ 1e6 得 µW；
必须用 awk 计算：mksh 的算术是 32 位有符号，100000 × 4400000 会溢出，awk 是双精度浮点无此问题；
充电时电流为负（充电方向 vs 放电方向定义），取绝对值表示功率大小——数据语义是"负载强度"而非"净耗电"；
可用性探测：power_now 存在即可用，否则要求 current_now 与 voltage_now 同时存在。

2.3 实测示例

current_now  = 1000        （µA，电池 Full 时极小）
voltage_now  = 4447000     （µV，≈4.45 V）
计算功率      = 1000 × 4447000 / 1e6 = 4,447 µW ≈ 4.4 mW

游戏负载下整机功耗实测 AVG ≈ 4.85 W，与 QPT 各 rail 之和（SOC 2.46 W + debug rails 等）趋势一致。

2.4 批量采样整合

整机功耗命令同样打标签（BAT|µW）并入每个采样周期的那一次 su 往返（AuxReader.buildAuxCommand()），与 QPT、频率、温度、每核占用等同 tick 采集，保证各图表时间轴对齐。

三、采样调度与开销控制

策略	做法
单次 su 往返	QPT + 附加监控（频率/温度/整机功耗/每核占用/GPU/DDR）合并为一条 shell 命令，每 tick 仅一次 fork + 数据吞吐
事务落库	Room `withTransaction`，8 张表一次 WAL 提交
UI 节流	StateFlow 每 500 ms 合并更新一次，采样间隔与刷新频率解耦
采样间隔	100/200/500/1000 ms 可选，持久化记忆

实测整机 App 进程记录中单核 CPU 占用约 1.2%（/proc/<pid>/stat jiffies 差值法），空闲预览约 1.1%。

四、注意事项与常见问题

root 必须：/sys/class/powercap/qpt/* 与部分 battery 节点属主 root，普通 adb shell 读取会被拒绝；
QPT 开关：采样前确认 enabled=1，否则读数为 0；
energy_uj 是累计值：只在需要"一段时间内总能量"时做差分，跨重启/回绕不可比；
debug-* zone：厂商未命名的 rail，数值真实有效但物理归属未知，App 原样展示；
nsp 为 0：NPU 无负载时的正常现象，非读取失败；
power_uw 抖动：瞬时值波动大，看趋势请用图表平均值或能量差分；
device power 与 SOC 的差值：包含屏幕、蜂窝/Wi-Fi 射频、内存（部分 rail）、PMIC 转换损耗等 SoC 计量之外的整机开销。

WattScope 功耗读取方法详解 ​

总览 ​

一、QPT 功耗遥测（各部分功耗） ​

1.1 什么是 QPT ​

1.2 实测目录结构（K90 Pro Max） ​

1.3 开关与可用性检测 ​

1.4 zone 动态发现（scanZones） ​

1.5 批量采样命令（buildSampleCommand） ​

1.6 解析与功耗计算（parseSampleLines） ​

1.7 实测数据示例（采样间隔 2s） ​

二、整机功耗（电池输出功率） ​

2.1 首选：power_now ​

2.2 回退：current_now × voltage_now ​

2.3 实测示例 ​

2.4 批量采样整合 ​

三、采样调度与开销控制 ​

四、注意事项与常见问题 ​

WattScope 功耗读取方法详解

总览

一、QPT 功耗遥测（各部分功耗）

1.1 什么是 QPT

1.2 实测目录结构（K90 Pro Max）

1.3 开关与可用性检测

1.4 zone 动态发现（scanZones）

1.5 批量采样命令（buildSampleCommand）

1.6 解析与功耗计算（parseSampleLines）

1.7 实测数据示例（采样间隔 2s）

二、整机功耗（电池输出功率）

2.1 首选：power_now

2.2 回退：current_now × voltage_now

2.3 实测示例

2.4 批量采样整合

三、采样调度与开销控制

四、注意事项与常见问题