Android RIL结构分析与移植.docx

1、Android RIL结构分析与移植AndroidRIL结构分析与移植介绍本文档对Android RIL部分的内容进行了介绍，其重点放在了Android RIL的原生代码部分。包括四个主题：1.Android RIL框架介绍2.Android RIL与 WindowsMobile RIL3.Android RIL porting4.Android RIL的java框架在本文档中将Android代码中的重要模块列出进行分析，并给出了相关的程序执行流程介绍，以加深对模块间交互方式的理解。对于java代码部分，这里仅进行简单的介绍。如果需要深入了解，可以查看相关参考资料。本文档中还对Android

2、RIL的Porting部分内容进行了描述和分析。针对对unix操作系统环境并不熟悉的读者，本文档中所涉及到的相关知识包括： Unix file system Unix socket Unix thread Unix 下I/O多路转接以上信息可以在任意一份描述Unix系统调用的文档中找到。1.Android RIL框架介绍术语：fd unix文件描述符pipe unix管道cond 一般是condition variable的缩写tty 通常使用tty来简称各种类型的终端设备unsolicited response 被动请求命令来自basebandevent loop android的消息队列机

3、制，由unix的系统调用select()实现init.rc init守护进程启动后被执行的启动脚本。HAL 硬件抽象层（Hardware Abstraction Layer，HAL）1.1.Android RIL概况：Android RIL提供了无线硬件设备与电话服务之间的抽象层。下图展示了RIL在Android体系中的位置。android的ril位于应用程序框架与内核之间，分成了两个部分，一个部分是rild,它负责socket与应用程序框架进行通信。另外一个部分是Vendor RIL，这个部分负责向下是通过两种方式与radio进行通信，它们是直接与radio通信的AT指令通道和用于传输包数据

4、的通道，数据通道用于手机的上网功能。对于RIL的java框架部分，也被分成了两个部分，一个是RIL模块，这个模块主要用于与下层的rild进行通信，另外一个是Phone模块，这个模块直接暴露电话功能接口给应用开发用户，供他们调用以进行电话功能的实现。1.2.Android RIL目录结构:Android的RIL模块位于Android/hardware/ril文件夹，有三个子模块：rild , libril , reference-rilinclude文件夹：包含RIL头文件,最主要的是ril.hrild文件夹:RIL守护进程，开机时被init守护进程调用启动，里面仅有main函数作为入口点，负责

5、完成RIL初始化工作。在rild.c文件中，将完成ril的加载过程，它会执行如下操作： 动态加载Vendor RIL的.so文件 执行RIL_startEventLoop()开启消息队列以进行事件监听 通过执行Vendor RIL的rilInit()方法来进行Vendor RIL与libril的关系建立。在rild文件夹中还包括一个radiooptions.c文件,它的作用是通过串口将一些radio相关的参数直接传给rild来对radio进行配置。libril文件夹：在编译时libril被链入rild,它为rild提供了event处理功能，还提供了在rild与Vendor RIL之间传递请求和

6、响应消息的能力。Libril提供的主要功能分布在两个主要方法内，一个是RIL_startEventLoop()方法，另一个是RIL_register()方法RIL_startEventLoop()方法所提供的功能就是启用eventLoop线程，开始执行RIL消息队列。RIL_register()方法的主要功能是启动名为 rild 的监听端口，等待java 端通过socket进行连接。reference-ril文件夹：Android自带的Vendor RIL的参考实现。被编译成.so文件，由于本部分是厂商定制的重点所在。所以被设计为松散耦合，且可灵活配置的。在rild中通过opendl()的方式

7、加载。librefrence.so负责直接与radio通信，这包括将来自libril的指令转换为AT指令，并且将AT指令写入radio中。reference-ril会接收调用者传来的参数，参数内容为与radio的通信方式。如通过串口连接radio,那么参数为这种形式：-d /dev/ttySx1.3.Android RIL中的消息（event）队列机制:在Android RIL中，为了达到等待多路输入并且不出现阻塞的目的，使用了IO多路复用机制。如果使用阻塞I/O进行网络的读取写入,这意味着假如需要同时从两个网络文件描述符中读内容，那么如果读取操作在等待网络数据到来，这将可能很长时间阻塞在一个

8、描述符上，另一个网络文件描述符不管有没有数据到来都无法被读取。 一种解决方案是：如果使用非阻塞I/O进行网络的读取写入，在读取其中一个网络文件描述符如果阻塞将直接返回，再读取另外一个，这种方式的循环被称之为轮询。轮询方式确实能解决进行多路io操作时的阻塞问题，但是这种方法的不足之处是反复的执行读写调用将浪费cpu时钟。I/O多路转接技术在这里提供了另一种比较好的解决方案：它会先构造一张有关I/O描述符的列表，然后调用select函数，当IO描述符列表中的一个描述符准备好进行I/O时，该函数返回，并告知可以读或写哪个描述符。Android RIL中消息队列的核心实现思想就是这种I/O多路转接技术

9、。消息队列机制的实现在ril_event.cpp中，其中被定义的ril_event结构是消息的主体。每个ril_event结构，与一个fd句柄绑定(可以是文件，socket，管道等)，并且带一个func指针,这个func指针所指的函数是个回调函数，它指定了当所绑定的fd准备好进行读取时所要进行的操作。消息队列的开始点为RIL_startEventLoop函数。RIL_startEventLoop在ril.cpp中实现，它的主要目的是通过pthread_create(&s_tid_dispatch, &attr, eventLoop, NULL)建立一个dispatch线程，线程入口点在even

10、tLoop. 而在eventLoop中，会调ril_event.cpp中的ril_event_loop()函数，建立起消息队列机制。ril_event是一个带有链表行为的struct，它最主要的成员一个是fd,一个是func：struct ril_event struct ril_event *next;struct ril_event *prev;int fd;int index;bool persist;struct timeval timeout;ril_event_cb func;void *param;初始化一个新ril_event的操作是通过ril_event_set（）来完成的，

11、并通过ril_event_add（）加入到消息队列之中，add会把队列里所有ril_event的fd，放入一个fd集合readFds中。这样 ril_event_loop能通过一个多路复用I/O的机制(select)来等待这些fd。在进入ril_event_loop（）之前，在eventLoop中已经创建和挂入了s_wakeupfd_event，它是通过pipe的机制实现的，这个管道fd的回调函数并没有实现什么功能，它的目的只是为了让select方法能返回一次，这样select()方法就能重新跟踪新加入事件队列的fd和timeout设置。所以在添加新fd到eventLoop时,往往不是直接调用

12、ril_event_add，实际通常用rilEventAddWakeup来添加，这个方法除了会间接调用ril_event_add外，还会调用triggerEvLoop()函数来向s_fdWakeupWrite中写入一个空字符，这样select()函数会返回并重新执行，新加入的文件描述符便得以被select()加载并跟踪。如果在ril_event队列中任何一个fd已经准备好，则进入分析流程：processTimeouts()，processReadReadies(&rfds, n)，firePending() 其中firePending()方法执行这个event的func，也就是回调函数。在An

13、droid RIL初始化完成后，将有几个event被挂入到eventLoop中：1. s_listen_event: 名为rild的socket,主要requeset & response通道2. s_debug_event: 名为rild-debug的socket,调试用requeset & response通道3. s_wakeupfd_event: 无名管道,用于队列主动唤醒这其中最为重要的event就是s_listen_event，它作为request与response的通道实现。在ril_event.cpp中还持有一个watch_table数组，一个timer_list链表和一个pe

14、nding_list链表。watch_table数组的目的很单纯，存放当前被eventLoop等待的ril_event（非timer event），供eventLoop唤醒时使用。timer_list是存放timer event的链表，在eventLoop唤醒时要对这些timer event单独进行处理pending_list：待处理(对其回调函数进行调用)的所有ril_event的链表。1.4.Android RIL中初始化流程分析:Rild的初始化流程初始化流程从rild.c中的main函数开始，它被init守护进行调用执行：首先在main()函数内会首先通过dlopen()函数加载Ven

15、dor RIL（在自带的参考实现中为librefrence_ril.so）。接着调用RIL_startEventLoop（）函数来启动消息队列机制。调用librefrence_ril.so的RIL_Init()函数来进行Vendor RIL的初始化。RIL_Init()函数执行后会返回一个RIL_RadioFunction结构体，这个结构体内最重要的成员就是onRequest()方法。onRequest()方法会被dispatchFunction调用，也就是说dispatchFunction调用是程序流从rild转入Vendor RIL的分界点。RIL_register()函数将实现两个目地，

16、一个是将RIL_INIT中获得的RIL_RadioFunction进行注册，rild通过此种方式保证自己持有一个RIL_RadioFunction实例，第二个是将s_fdListen加入到消息队列机制中，开启s_fdListen的事件监听。Vendor RIL的初始化流程：RIL_Init被调用后首先通过参数获取硬件接口的设备文件或模拟硬件接口的socket。（参见上文中对reference-ril文件夹的介绍）接下来是创建mainLoop线程，并跳入到线程内执行。mainLoop会建立起与硬件的通信，然后通过read方法阻塞等待硬件的主动上报或响应。mainLoop还会调用initlizeC

17、allBack()函数来向radio发送一系列的AT命令来进行radio的初始化设置工作。1.5.Android RIL中request流程分析:上层应用开始向rild通过socket传输数据时，通过RIL消息队列机制，s_listen_event的回调函数listenCallBack将会被调用，开始进行数据流的分析与处理。接下来,s_fdCommand = accept(s_fdListen, (sockaddr *) &peeraddr, &socklen),获取传入的socket描述符,也就是上层的java RIL传入的连接。然后,通过record_stream_new()建立起一个Re

18、cordStream,将这个record_stream与s_fdCommand绑定, RecordStream实际上是一个用于存放数据的结构体，这个结构体提供了一些操作类来保证这个RecordStream所绑定的文件描述符被读取时里面的数据会被完整读取。一旦s_fdCommand中有数据，它的回调函数processCommandsCallback()将会被调用，processCommandsCallback()通过record_stream_get_next阻塞读取s_fdCommand上发来的 数据,直到收到一完整的request。然后将其传递进processCommandBuffer()函

19、数，processCommandBuffer()正式进入了命令的解析部分。每个接收到的命令将以RequestInfo的形式存在。从socket过来的数据流,是Parcel处理过的序列化字节流,在这里会通过反序列化的方法提取出来。最前面的是request号,以及token域(request的递增序列号)。request号是一个CommandInfo,它在ril_command.h中定义。接下来,这个RequestInfo会被挂入pending的request队列,执行具体的dispatchFunction(),进行详细解析。dispatchFunction方法有着多种实现，如dispatchVo

20、id, dispatchString,它们的调用取决于Parcel的参数传入形式。比如说在dispatchDial方法中，Parcel对象将被解析为RIL_Dial结构。这是disptachFunction的任务之一，它的另一个任务就是调用onRequest()方法，并将解析的内容传入onRequest()方法。从onRequest方法开始，程序控制流脱离了RILD,进入到了Vendor RIL中。onRequest方法会通过传入的请求类型来调用指定的request()方法，request()方法则负责组装AT指令并下发给at_send_command()方法集合中的一个，这个方法集合提供了针

21、对不同类型AT指令的实现，如单行AT指令at_send_command_singleline(),短信息指令at_send_command_sms()等。最后，执行at_send_command_full(),再通过一个互斥的at_send_command_full_nolock()调用,完成最终的写出操作,在writeline()中,写出到初始化时打开的设备中。需要注意的是：at_send_command_full_nolock()在将指令写入radio后并不会直接返回，而是通过条件变量等待响应信息，得到响应信息后会携带这些信息返回。具体流程可以参考下面的response流程分析。1.6.A

22、ndroid RIL中response流程分析:AT的response有两种，一种是unsolicited。另一种是普通response，也就是命令的响应。response信息的获取在readerLoop()中。由readline()函数读取上来。读取到的line将被传入processLine()函数进行解析，processLine()函数首先会判断当前的响应是主动响应还是普通响应，如果是主动响应，将调用handleUnsolicited()函数，如果为普通响应，那么将调用handleFinalResponse()函数进行处理对响应串的主要的解析过程，由at_tok.c中的各种解析函数完成，提

23、供字符串分析解析功能。对主动上报的解析handleUnsolicited ()方法处理主动上报，它会调用onUnsolicited()来进行进一步的解析，这个函数在Vendor-RIL初始化时被传入at_open（）函数，onUnsolicited只解析出头部(一般是+XXXX的形式)，然后按类型决定下一步操作，操作为RIL_onUnsolicitedResponse和RIL_requestTimedCallback两种。在RIL_onUnsolicitedResponse()函数中，通过Parcel传递，将RESPONSE_UNSOLICITED，unsolResponse(request号

24、)写入Parcel，然后调用对应的responseFunction完成进一步的的解析，将解析的数据写入Parcel中，最后通过sendResponse()sendResponseRaw()blockingWrite()writeLine()将数据写回给与应用层通信的socket。在RIL_requestTimedCallback()函数中。通过event机制实现的timer机制，回调对应的内部处理函数。通过internalRequestTimedCallback将回调添加到event循环，最终完成callback上挂的函数的回调。比如pollSIMState，onPDPContextListC

25、hanged等回调，不用返回上层，内部处理就可以。对普通上报的解析IsFinalResponse()和isFinalResponseError()所处理的是一条AT指令的响应上报，它们将转入handleFinalResponse方法。handleFinalResponse()函数会将所有响应信息装入sp_response,这是一个ATResponse结构，它的成员包括成功与否（success）以及一个中间结果（p_intermediates）。handleFinalResponse()在将响应结果保存至sp_response后，设置s_commandcond这一条件变量，此条件变量由at_se

26、nd_command_full_nolock等待。at_send_command_full_nolock获得到了完整的响应信息（在sp_response中），便开始进行响应信息的处理，最后由RIL_onRequestComplete将响应数据序列化并通过sendResponse传递至与应用层通信的socket，这一部分与RIL_onUnsolicitedResponse()函数的功能非常相似，请参考对主动上报的解析部分。2.Android RIL与 WindowsMobile RILAndroid RIL与WindowsMobile RIL 在设计思路上都是作为一个radio的抽象，为上层提供

27、电话服务，但在实现方式上两者有着一定的差异，这种差异的产生主要是源自操作系统机制的不同。Android RIL被实现为HAL,相对于windows mobile中被实现为驱动的方式，Android RIL模块的内聚性更为理想，可维护性也将更强，你也可以把Android Ril 看做一个中间件。Android RIL部分的开发工作，只需要拿到相应的radio文件描述符，就可以进行操作，无需关注radio的I/O驱动实现。2.1两者在与应用通信上的实现对比WindowsMobile RIL在实现与应用的通信时提供了RIL Proxy,在这个层面中它定义了大量的RIL_*()函数来作为电话服务请求。

28、这一点与Android RIL的实现比较相似，Android RIL中在ril.h内提供了一系列的宏来定义电话服务请求。在Android中的rild功能类似于windows mobile RIL的RIL proxy。它同样也是起到一个中介的作用，为上层接口向下传递请求，并上传回响应。在windows mobile RIL中要为每一个应用程序客户提供一份Ril Proxy实例。对于这两种操作系统平台，RIL所定义的所有请求是不可更改的。2.2两者在线程结构与回调机制上的对比在windows mobile的设计中，request与response被设计为异步执行的，他们分别使用两个队列来对它们的异

29、步行为进行管理，执行命令下发和上报命令处理的过程也互不影响，下发命令与命令的相应响应之间的依赖关系由应用程序来捏合。在android ril中的request与response设计与windows mobile不同，它的命令与响应之间是同步的过程。也就是说一条命令被下发后，将等待执行结果，并进行处理，再上向上层发。而不是直接异步的进行处理和向上发送。3.Android RIL porting3.1.命名要实现某个无线模块的RIL，需要创建一个实现了所有请求方法的共享库，保证Android能够响应无线通信请求。所有的请求被定义ril.h中。不同的Modem使用不同的端口，这个在init.rc中设

30、置。Android提供了一个参考Vendor RIL，RIL参考源码在reference-ril。将你自己的Vendor RIL实现编译为共享库形式： libril-.so比如： libril-techfaith-124.so 其中： libril：所有vendor RIL的开头 ：公司缩写 ：RIL版本number so：文件扩展3.2.Android RIL的配置与加载在init.rc文件中，将通过这种方式来进行Android RIL的加载。service ril-daemon /system/bin/rild -l /system/lib/libreference-ril.so - -d /dev/ttyS0也可以手动加载：/system/bin/rild -l /system/lib/libreference-ril.so - -d /dev/ttyS0这两种方式，都将启动rild守护进程，然后通过-l参数将libreference-ril.so共享库链入，libreference-ril.so的参数-d是指加载一个串口设备，/dev/ttyS0则是这个串口设备的具体设备文件，除了参数-d外，还有-s代表加载类型为socket的设备，-p代表回环接口。3.3.Android RIL的编译结构rild:被编译成