Android RIL 兼容問(wèn)題研究

楊 倩，楊明趙

(1.重慶理工大學(xué)電子信息與自動(dòng)化學(xué)院，重慶 400054;2.重郵信通信科技術(shù)有限公司，重慶 400065)

目前的智能設(shè)備在硬件上多采用雙cpu 的架構(gòu)，一個(gè)是基帶處理器，主要處理數(shù)字信號(hào)、語(yǔ)音信號(hào)的編碼解碼以及無(wú)線通信協(xié)議，另一個(gè)是應(yīng)用處理器，運(yùn)行操作系統(tǒng)和各種應(yīng)用程序?；鶐幚砥?、射頻和其它外圍芯片作為一個(gè)模塊，成為無(wú)線通信modem，應(yīng)用程序通過(guò)AT 命令接口與之交互［4］。

Modem 廠家AT 命令實(shí)現(xiàn)各不相同，RIL 正是為了解決適配問(wèn)題而產(chǎn)生的。本文主要針對(duì)Android RIL，通過(guò)分析其設(shè)計(jì)思路，闡述各個(gè)modem 廠家在設(shè)計(jì)RIL 層如何保證兼容性，減少維護(hù)成本。

1 框架分析

圖1 Android Telephony 子系統(tǒng)

圖是Android Telephony 子系統(tǒng)的主要架構(gòu)，運(yùn)行Phone APP 的Telephony 框架通過(guò)socket 與運(yùn)行于RIL Daemon 進(jìn)程的RIL 層進(jìn)行通信，Android RIL 層是連接Telephony 應(yīng)用框架和modem 之間的橋梁，將RIL 層更進(jìn)一步劃分成RIL daemon 和vendor RIL 兩部分:

圖2 Android RIL 層框架

RIL daemon(簡(jiǎn)稱RILD)包含了RIL 層的主要框架，主要功能包括:

1)根據(jù)參數(shù)，加載特定vendor RIL 庫(kù);

2)監(jiān)聽(tīng)來(lái)自Telephony 層的請(qǐng)求消息，分發(fā)到vendor RIL;

3)提供回調(diào)接口，vendor RIL 可以調(diào)用該接口發(fā)送結(jié)果或者主動(dòng)上報(bào)消息到telephony 層。

vendor RIL 由modem 廠商根據(jù)各自的modem 的實(shí)際情況來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要內(nèi)容包括:

1)廠商特有的設(shè)備初始化;

2)將AT 交互序列封裝成C 接口。

2 問(wèn)題

從設(shè)計(jì)架構(gòu)來(lái)看，Android RIL 的設(shè)計(jì)初衷是modem 廠商只是進(jìn)行Vendor RIL 實(shí)現(xiàn)，而不用去修改RILD，但實(shí)際情況是，由于Android 完全開源，很多廠商未遵循該“規(guī)則”而進(jìn)行隨意定制，Android 目前除了運(yùn)行在智能手機(jī)外，還被廣泛運(yùn)用于平板電腦、車載系統(tǒng)等，在智能手機(jī)上，modem 一般情況下是內(nèi)置在設(shè)備內(nèi)，而在其他情況下，往往是將modem以外接模塊的形式通過(guò)USB 等接口接入系統(tǒng)。在智能手機(jī)上，因?yàn)橐话愠鰪S后不會(huì)更換modem，廠家尚且可以對(duì)RIL進(jìn)行深度定制，比如支持雙卡雙待，必需對(duì)RIL 框架進(jìn)行一定的修改;但在其他場(chǎng)景下，需要modem 容易更換，這就要求只能對(duì)vendor RIL 進(jìn)行修改，這就需要RIL 在設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮兼容性，終端廠商能夠通過(guò)根據(jù)需要加載不同vendor RIL 即與不同的modem 對(duì)接，達(dá)到額外的工作最小化目的，減少維護(hù)成本。

然而，modem 廠商既需要考慮像手機(jī)這樣的深度定制需求，又要考慮支持其他情況的一般接口需求，為了減少維護(hù)成本，這些定制需求最好能夠共享同一版本的vendor RIL，也就是說(shuō)，需要保證未經(jīng)定制的RILD 和深度定制過(guò)的RILD能夠加載和使用同樣的vendor RIL 庫(kù)，保證二進(jìn)制接口的兼容。要達(dá)到該目的，需要對(duì)RIL 層進(jìn)行深入的分析。

3 接口分析

RILD 通過(guò)dlopen 加載vendor RIL，通過(guò)RIL_Init 接口，交換雙方互相訪問(wèn)的回調(diào)接口，這些接口是保證雙方二進(jìn)制兼容的重要部分:RIL_RadioFunctions * RIL_Init(const struct RIL_Env *，int，char ＊＊)

參數(shù)中，RIL_Env 結(jié)構(gòu)體包含了RILD 的提供調(diào)用接口，返回值RIL_RadioFunctions 結(jié)構(gòu)體包含了vendor RIL 提供的調(diào)用接口。這兩個(gè)結(jié)構(gòu)體是RILD 和Vendor RIL 之間僅有的橋梁，由于RILD 和Vendor RIL 庫(kù)是單獨(dú)編譯和鏈接，要保證所實(shí)現(xiàn)的Vendor RIL 與RILD 能夠良好的二進(jìn)制接口兼容，能夠在不同的Android 平臺(tái)上讓modem 更加方便地與各種設(shè)備對(duì)接，需要保證以上這些二進(jìn)制結(jié)構(gòu)類型不能做任何修改，包括RIL_Init 函數(shù)定義、RIL_Env、RIL_RadioFunctions 兩個(gè)結(jié)構(gòu)體的定義以及其內(nèi)部的函數(shù)指針類型和對(duì)應(yīng)的參數(shù)和返回值類型的定義，因?yàn)檫@些結(jié)構(gòu)在RILD 和Vendor RIL 雙方共用，一旦這些結(jié)構(gòu)題被單獨(dú)一方修改，由于雙方是單獨(dú)編譯和鏈接，這個(gè)階段不會(huì)產(chǎn)生任何問(wèn)題，在運(yùn)行過(guò)程中就很可能產(chǎn)生“段錯(cuò)誤”。

4 深度定制問(wèn)題解決方案

前面介紹了一般情況的下的定制需要注意的問(wèn)題，在實(shí)際開發(fā)過(guò)程中，會(huì)有一些特殊定制需求，比如說(shuō)，目前市場(chǎng)上有一些“雙卡雙待”手機(jī)，modem 可以使用兩張sim 卡，使用不同的網(wǎng)絡(luò)，這要求具有RILD 可以對(duì)兩張卡進(jìn)行單獨(dú)的控制并維護(hù)單獨(dú)的狀態(tài)機(jī)，下面是針對(duì)這樣需求繪制的簡(jiǎn)單架構(gòu)圖:

圖3 Android 雙卡定制RIL 層

對(duì)比前面的圖2 可以看出，相比前面的普通的單卡情況各種通道數(shù)量都增長(zhǎng)了一倍，設(shè)計(jì)過(guò)程面臨更多的兼容性問(wèn)題，這種架構(gòu)需要:1)RILD 提供兩個(gè)socket，處理請(qǐng)求和response;2)vendor RIL 也需要能夠區(qū)分調(diào)用或者回調(diào)針對(duì)那一張卡的。

第一條由于socket 通信的雙方都是由同一廠家負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，所以不會(huì)對(duì)Vendor RIL 產(chǎn)上兼容性影響。主要問(wèn)題出現(xiàn)在第二條，因?yàn)锳ndroid 設(shè)計(jì)并沒(méi)有考慮雙卡架構(gòu)，通過(guò)前面的接口分析，不能修改RIL_Init、RIL_Env、RIL_RadioFunctions 相關(guān)函數(shù)的參數(shù)個(gè)數(shù)、類型等，因?yàn)檫@樣會(huì)影響兼容性，那么要如何做才能夠既保證Vendor RIL 的兼容性又保證完成定制需求呢?

在LISP 等函數(shù)式編程語(yǔ)言中，函數(shù)接口可以實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο笳Z(yǔ)言中的對(duì)象的功能，即函數(shù)可以包含其創(chuàng)建環(huán)境的一些信息，在函數(shù)式編程中把這種功能稱為closure，C 語(yǔ)言不具備這樣的功能，但是可以借鑒這樣的思想。通過(guò)gcc 的擴(kuò)展匿名函數(shù)__fn__關(guān)鍵字，在RIL_Init 動(dòng)態(tài)創(chuàng)建所需要的函數(shù)，并且將其與有關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)，下面以RIL_RadioFunctions 中的onRequest 為例，描述其創(chuàng)建過(guò)程:

可以看到，前面的onRequestEx 函數(shù)并不是對(duì)外提供的接口，并且比對(duì)外接口多了context 參數(shù)，參數(shù)的類型可以根據(jù)需要進(jìn)行修改，每次外部調(diào)用RIL_Init，都會(huì)創(chuàng)建符合對(duì)外接口類型的的一組類型相同的不同的接口實(shí)例，這些接口自身關(guān)聯(lián)了一組數(shù)據(jù)(context)，外部通過(guò)調(diào)用這些接口區(qū)分多個(gè)sim 卡，而不用修改接口破壞兼容性。當(dāng)然，在實(shí)際情況中，可能不只兩組接口，可能還有音頻或者調(diào)試相關(guān)接口，通過(guò)MAX_CHANNEL 可以進(jìn)行擴(kuò)展，當(dāng)然還可以通過(guò)一些宏的封裝使程序更加簡(jiǎn)潔，不管怎樣，通過(guò)這種方式，就解決了“雙卡”功能的擴(kuò)展和兼容性的問(wèn)題。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)Android RIL 架構(gòu)進(jìn)行分析，闡述了Android RIL帶來(lái)的一些兼容性問(wèn)題，給出了Vendor RIL 在設(shè)計(jì)過(guò)程中的注意事項(xiàng)，并給出了在深度定制過(guò)程中保證兼容性的參考實(shí)現(xiàn)方式，為RIL 相關(guān)開發(fā)人員開發(fā)出具有良好兼容性和擴(kuò)展性的產(chǎn)品提供參考。

［1］楊豐盛.Android 技術(shù)內(nèi)幕［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

［2］韓超，梁泉.Android 系統(tǒng)級(jí)深入開發(fā):移植與調(diào)試［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2011.

［3］王家林.細(xì)說(shuō)Android 4.0 NDK 編程［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2012.

［4］董思博，周園園，王祿祿.基于android 平臺(tái)的通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.科技傳播，2011(7):226.

［5］M.Shen，J.Jiang.Design and Implementation of Radio Interface Layer in Android video Telephone System［G］.International Conference on Computer Science and Network Technology (ICCSNT)，Vol.3，2011.

［6］William von Hagen.The Definitive Guide to GCC［M］.2nd ed.Apress，2006.