在LINUX平臺(tái)上進(jìn)行成功實(shí)現(xiàn)RIL層功能和框架層應(yīng)用

1.課題研究的背景和意義

1.1 Android RIL簡(jiǎn)介

Android RIL（Radio Interface Layer）提供了無線基帶Modem與電話應(yīng)用之間的抽象層.在Android RIL層中，完善的考慮了電話應(yīng)用的各種情況，如：雙SIM卡；電話，短信，彩信，PS DATA業(yè)務(wù)，PIN/PUK碼等各種3G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù).

RIL層在Android系統(tǒng)中，處于硬件抽象層，運(yùn)行在一個(gè)獨(dú)立的守護(hù)進(jìn)程中，主要為框架層和基帶接口提供適配，具有良好的獨(dú)立性.其中的通信機(jī)制，與框架層接口主要使用Socket通信，內(nèi)部線程主要使用管道，與基帶接口默認(rèn)使用AT命令.且其代碼均由C和C++來完成，依賴第三方庫(kù)較少，所以，Android RIL層具有良好的移植性.

1.2 移植Android RIL的意義

目前很多基于L I N U X平臺(tái)的系統(tǒng)，如：

PC（LINUX操作系統(tǒng)），QT,路由器平臺(tái)（如O p e n W r t系統(tǒng)）等等，都對(duì)連接3 G網(wǎng)絡(luò)有需求，但在這些平臺(tái)原生的功能中，沒有獨(dú)立的RIL接口層，所以開發(fā)一套基于LINUX的獨(dú)立應(yīng)用，用來支持與基帶發(fā)起各種3G網(wǎng)絡(luò)相關(guān)業(yè)務(wù)是很有意義的.Android RIL具有良好的穩(wěn)定性，獨(dú)立性，以及對(duì)3G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的完整性，所以將其移植成一個(gè)獨(dú)立的，供LINUX通用平臺(tái)使用的RIL層，可方便所有的基于LINUX的平臺(tái)完成各種電話應(yīng)用的開發(fā).

2.Android系統(tǒng)中RIL層分析

2.1 RIL層在Android系統(tǒng)中的位置

RIL在Android系統(tǒng)中，處于硬件抽象層位置.主要通過SOCKET通信連接框架層，將框架層下發(fā)的消息解析后，向基帶下發(fā)相應(yīng)的AT指令，并將從基帶返回的AT指令的響應(yīng)，封裝成消息，返回給框架層.位置如圖1所示.

2.2 Android RIL工作原理

2.2.1 Android RIL代碼說明

RIL主要由RILD（radio interface layerdaemon）守護(hù)進(jìn)程和兩個(gè)動(dòng)態(tài)庫(kù)：librefrence_ril.so和libril.so組成.Android工程源代碼目錄中，RIL代碼包含于hardware/ril目錄中，主要文件說明如表1所示.

2.2.2 Android RIL工作原理

rild以一個(gè)main函數(shù)作為整個(gè)RIL層的入口點(diǎn)，負(fù)責(zé)完成初始化.libril.so庫(kù)包含了主要的消息循環(huán)流程，主要負(fù)責(zé)與框架層進(jìn)行交互，在接收框架層命令后，調(diào)用相應(yīng)函數(shù)處理，然后將命令響應(yīng)結(jié)果傳回客戶進(jìn)程.

librefrence_ril.so主要提供各個(gè)具體業(yè)務(wù)的AT指令的封裝和解析接口，供libril調(diào)用，向下通過AT_COM和基帶進(jìn)行交互.具體工作線程如圖2所示.

3.移植Android RIL層功能

通過對(duì)Android RIL層代碼分析， 在RIL層主要使用了基于linux的POSIX Thread（pthread）多線程編程和socket IPC通信，這些在移植過程中是無須考慮的.需要移植的是RIL層依賴于Android系統(tǒng)的功能.

3.1 移植Android系統(tǒng)屬性

系統(tǒng)屬性系統(tǒng)的一個(gè)重要特性.屬性數(shù)據(jù)由init進(jìn)程維護(hù)，用于管理系統(tǒng)全局配置和狀態(tài)，每個(gè)屬性對(duì)應(yīng)一對(duì)鍵值.

在RIL層中對(duì)系統(tǒng)屬性的依賴比較小，所以不需要將Android系統(tǒng)屬性機(jī)制全部移植.RIL層主要在RILD初始化過程中需要從系統(tǒng)屬性讀取reference-ril.so路徑.AT設(shè)備路徑，網(wǎng)卡設(shè)備等信息，以及運(yùn)行過程中將從網(wǎng)絡(luò)中動(dòng)態(tài)獲取的IP和DNS等信息寫入對(duì)應(yīng)系統(tǒng)屬性中.

可根據(jù)所處的具體系統(tǒng)，將需要的信息寫入系統(tǒng)保存全局共享參數(shù)的機(jī)制，并根據(jù)所處系統(tǒng)的配置方法去獲取需要的參數(shù).由于RIL層需要獲得的參數(shù)非常有限，所以同樣可以配置RIL層獨(dú)有的配置文件，通過配置和解析RIL層的配置文件來達(dá)到替換Android系統(tǒng)屬性機(jī)制.甚至可直接在rild啟動(dòng)的時(shí)候，作為應(yīng)用參數(shù)直接傳入.

3.2 移植Android.mk編譯文件

Android. m k機(jī)制是Android平臺(tái)利用makefile封裝成一種特有的編譯機(jī)制，在通用linux平臺(tái)上，通常每個(gè)模塊都有自己的Makefile文件.所以我們需要根據(jù)。/libril../reference-ril和。/rild文件夾中的Android.

mk內(nèi)容寫出對(duì)應(yīng)的Makefile文件.從本質(zhì)上來講，Android.mk就是對(duì)Makefile的的一部分，所以移植編譯文件是很簡(jiǎn)單的.

. / l i b RIL和。 / reference – RIL中的Android.mk描述了libril.so和libreferenceril.

so兩個(gè)動(dòng)態(tài)庫(kù)的生成和安裝路徑../rild中的Android.mk描述了rild守護(hù)進(jìn)程的生成和安裝路徑和鏈接libril.so庫(kù).

3.3 移植Parcel消息

由以上對(duì)Android RIL層功能分析發(fā)現(xiàn)，框架層和RIL層的交互是通過socket消息來互相傳遞的.消息作為IPC通信的數(shù)據(jù)單元是通過Parcel容器來進(jìn)行封裝的，用于存儲(chǔ)序列化數(shù)據(jù).所以在移植過程中，完成相同的消息機(jī)制，是整個(gè)移植工作的核心任務(wù).源碼位于Frameworks/base/libs/binder/parcel.cpp.

分析源碼可知：1.整個(gè)讀寫全是在內(nèi)存中進(jìn)行，主要根據(jù)數(shù)據(jù)大小需求通過malloc（）.realloc（）.memcpy（）等內(nèi)存操作動(dòng)態(tài)分配，這些接口都是標(biāo)準(zhǔn)C所具備的，移植性非常好；2.Binder通信中數(shù)據(jù)對(duì)象都是封裝成為parcel格式進(jìn)行傳輸?shù)?，傳輸?shù)念愋桶↖Binder.Filedescriptor等，這些數(shù)據(jù)在傳輸過程中需要做特殊處理，移植的依賴較多，好在RIL部分用不到Binder通信，所以這部分代碼可以從中刪除，降低了移植難度，所以只需要實(shí)現(xiàn)普通數(shù)據(jù)的消息封裝.在Parcel中對(duì)普通數(shù)據(jù)的讀寫，定義了以下方法：

基本數(shù)據(jù)的消息封裝通過這些方法來寫入Parcel和從Parcel讀出.由于AT指令的參數(shù)以及AT response均為Int和String型數(shù)據(jù)，所以在RIL層中主要使用到了對(duì)這兩種數(shù)據(jù)操作的方法.所以通過C++代碼實(shí)現(xiàn)一個(gè)容器，并含有writeInt（int），readInt（），writeString（String），readString（）四種處理數(shù)據(jù)的方法是非常簡(jiǎn)單的.所以通過自己實(shí)現(xiàn)的類來模擬Android在RIL層中的消息機(jī)制是可行的.

3.4 開發(fā)框架層

綜上所述，將Android RIL移植到基于LINUX的通用平臺(tái)就完全能夠?qū)崿F(xiàn)了.RIL只能支持一路socket連接，事物處理都是串行的，要讓其工作在多任務(wù)的系統(tǒng)上，互相不阻塞對(duì)方，需要更上層進(jìn)行封裝，Android的移動(dòng)通信相關(guān)業(yè)務(wù)流程以及策略控制都是在框架層是通過JAVA代碼實(shí)現(xiàn)的，在Android中叫做Telephony,Telephony為上層應(yīng)用提供了并行訪問的接口，但一般LINUX平臺(tái)是沒有運(yùn)行JAVA虛擬機(jī)的，所以Android的Telephony是無法進(jìn)行移植的，所以需要開發(fā)一個(gè)與AndroidTelephony對(duì)等的框架層.

框架層主要起連接RIL層和應(yīng)用的作用，框架內(nèi)部分為了客戶端和服務(wù)端，客戶端封裝成共享庫(kù)提供函數(shù)接口供應(yīng)用程序使用，函數(shù)內(nèi)部通過socket與服務(wù)端通信，服務(wù)端可以支持多個(gè)客戶端同時(shí)連接，并將客戶端的請(qǐng)求串行化發(fā)送到RILD,能夠?qū)ILD返回的結(jié)果異步地將返回給對(duì)應(yīng)的請(qǐng)求客戶端.為避免阻塞，服務(wù)端由三個(gè)線程來實(shí)現(xiàn)，如圖3所示.線程一（accept_thread）：接收上層應(yīng)用下發(fā)的消息.將應(yīng)用接入的clients排序，并將發(fā)送的消息存入鏈表data_queue中；線程二（sender_thread）：將應(yīng)用消息寫入與RIL層的接口.依次從鏈表data_queue中取出消息，并依次寫入到RIL層的接口；線程三（receiver_thread）：將RIL的response寫回應(yīng)用.從RIL層的接口中讀出消息，并判斷出所屬的應(yīng)用描述符，并寫入.

4.搭建驗(yàn)證平臺(tái)

OpenWrt系統(tǒng)是一個(gè)運(yùn)行在嵌入式設(shè)備上的LINUX系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)路由器功能，所以PSDATA是其最基本的業(yè)務(wù).將OpenWrt系統(tǒng)移植到ARM開發(fā)板上，并加載基帶模塊.通過移植的RIL層代碼，使開發(fā)板成功連入3G網(wǎng)絡(luò).驅(qū)動(dòng)枚舉出/dev/設(shè)備作為AT_COM與RIL層通信，并創(chuàng)建網(wǎng)卡設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，如圖4所示.編寫應(yīng)用創(chuàng)建SOCKET,并連入框架層的服務(wù)端，并在應(yīng)用中將PS DATA請(qǐng)求寫入Parcel.

在系統(tǒng)中成功ping通網(wǎng)絡(luò)，驗(yàn)證了移植后的RIL層在LINUX平臺(tái)上運(yùn)行良好.

5.總結(jié)

在基于LINU X的通用平臺(tái)上，通過移植工作，成功實(shí)現(xiàn)RIL層功能和框架層應(yīng)用.在Android RIL中定義了電話.短信.PS DATA等100多種與基帶通信業(yè)務(wù).在平臺(tái)上便可根據(jù)功能需求向RIL層發(fā)起所需請(qǐng)求，便能簡(jiǎn)單.方便.高效的完成這些定義好的業(yè)務(wù).移植后的RIL層將所有的LINUX平臺(tái)與基帶建立連接，實(shí)現(xiàn)了通用性.