(以下内容来自开发者分享,不代表 OpenHarmony 项目群工作委员会观点)
夏德旺
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前言
市面上关于终端(手机)操作系统在 3GPP 协议开发的内容太少了,即使 Android 相关的资料都很少,Android 协议开发书籍我是没有见过的。可能是市场需求的缘故吧,现在市场上还是前后端软件开发从业人员最多,包括我自己。
基于我曾经也在某手机协议开发团队干过一段时间,协议的 AP 侧和 CP 侧开发都整过,于是想尝试下基于 OpenAtom OpenHarmony(以下简称“OpenHarmony”)源码写点内容,帮助大家了解下协议开发领域,尽可能将 3gpp 协议内容与 OpenHarmony 电话子系统模块进行结合讲解。据我所知,现在终端协议开发非常缺人。首先声明我不是协议专家,我也离开该领域有五六年了,如有错误,欢迎指正。
等我觉得自己整明白了,就会考虑出本《OpenHarmony 3GPP 协议开发深度剖析》书籍。
提到终端协议开发,我首先想到的就是 RIL 了。
专有名词
CP:Communication Processor(通信处理器),我一般就简单理解为 modem 侧,也可以理解为底层协议,这部分由各个 modem 芯片厂商完成(比如海思、高通)。
AP:Application Processor(应用处理器),通常就是指的手机终端,我一般就简单理解为上层协议,主要由操作系统 Telephony 服务来进行处理。
RIL: Radio Interface Layer(无线电接口层),我一般就简单理解为硬件抽象层,即 AP 侧将通信请求传给 CP 侧的中间层。
AT指令: AT 指令是应用于终端设备与 PC 应用之间的连接与通信的指令。
设计思想
常规的 Modem 开发与调试可以使用 AT 指令来进行操作,而各家的 Modem 芯片的 AT 指令都会有各自的差异。因此手机终端厂商为了能在各种不同型号的产品中集成不同 modem 芯片,需要进行解耦设计来屏蔽各家 AT 指令的差异。
于是 OpenHarmony 采用 RIL 对 Modem 进行 HAL(硬件抽象),作为系统与 Modem 之间的通信桥梁,为 AP 侧提供控制 Modem 的接口,各 Modem 厂商则负责提供对应于 AT 命令的 Vender RIL(这些一般为封装好的 so 库),从而实现操作系统与 Modem 间的解耦。
框架层:Telephony Service,电话子系统核心服务模块,主要功能是初始化 RIL 管理、SIM 卡和搜网模块。对应 OpenHarmony 的源码仓库 OpenHarmony / telephony_core_service。这个模块也是非常重要的一个模块,后期单独再做详细解读。
硬件抽象层:即我们要讲的 RIL,对应 OpenHarmony 的源码仓库 OpenHarmony / telephony_ril_adapter。RIL Adapter 模块主要包括厂商库加载,业务接口实现以及事件调度管理。主要用于屏蔽不同 modem 厂商硬件差异,为上层提供统一的接口,通过注册 HDF 服务与上层接口通讯。
芯片层:Modem 芯片相关代码,即 CP 侧,这些代码各个 Modem 厂商是不开放的,不出现在 OpenHarmony 中。
硬件抽象层
硬件抽象层又被划分为了 hril_hdf 层、hril 层和 venderlib 层。
hril_hdf层:HDF 服务,基于 OpenHarmony HDF 框架,提供 hril 层与 Telephony Service 层进行通讯。
hril 层:hril 层的各个业务模块接口实现,比如通话、短彩信、数据业务等。
vendorlib层:各 Modem 厂商提供的对应于 AT 命令库,各个厂商可以出于代码闭源政策,在这里以 so 库形式提供。目前源码仓中已经提供了一套提供代码的 AT 命令操作,至于这个是针对哪个型号 modem 芯片的,我后续了解清楚再补充。
下面是 ril_adapter 仓的源码结构:
- base/telephony/ril_adapter
- ├── figures # readme资源文件
- ├── frameworks
- │ ├── BUILD.gn
- │ └── src # 序列化文件
- ├── interfaces # 对应提供上层各业务内部接口
- │ └── innerkits
- ├── services # 服务
- │ ├── hril # hril层的各个业务模块接口实现
- │ ├── hril_hdf # HDF服务
- │ └── vendor # 厂商库文件
- └── test # 测试代码
- ├── BUILD.gn
- ├── mock
- └── unittest # 单元测试代码
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核心业务逻辑梳理
本文解读 RIL 层很小一部分代码,RIL 是如何通过 HDF 与 Telephony 连接上的,以后更加完整的逻辑梳理会配上时序图讲解,会更加清晰。首先我们要对 OpenHarmony 的 HDF(Hardware Driver Foundation)驱动框架做一定了解,最好是动手写一个 Demo 案例,具体的可以单独去官网查阅 HDF 资料。
首先,找到 hril_hdf.c 文件的代码,它承担的是驱动业务部分,源码中是不带中文注释的,为了梳理清楚流程,我给源码关键部分加上了中文注释。
- /*
- * Copyright (C) 2021 Huawei Device Co., Ltd.
- * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
- * you may not use this file except in compliance with the License.
- * You may obtain a copy of the License at
- *
- * http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
- *
- * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
- * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
- * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
- * See the License for the specific language governing permissions and
- * limitations under the License.
- */
- #include "hril_hdf.h"
- #include <stdlib.h>
- #include <libudev.h>
- #include <pthread.h>
- #include "dfx_signal_handler.h"
- #include "parameter.h"
- #include "modem_adapter.h"
- #include "telephony_log_c.h"
- #define RIL_VENDOR_LIB_PATH "persist.sys.radio.vendorlib.path"
- #define BASE_HEX 16
- static struct HRilReport g_reportOps = {
- OnCallReport,
- OnDataReport,
- OnModemReport,
- OnNetworkReport,
- OnSimReport,
- OnSmsReport,
- OnTimerCallback
- };
- static int32_t GetVendorLibPath(char *path)
- {
- int32_t code = GetParameter(RIL_VENDOR_LIB_PATH, "", path, PARAMETER_SIZE);
- if (code <= 0) {
- TELEPHONY_LOGE("Failed to get vendor library path through system properties. err:%{public}d", code);
- return HDF_FAILURE;
- }
- return HDF_SUCCESS;
- }
- static U***DeviceInfo *GetPresetInformation(const char *vId, const char *pId)
- {
- char *out = NULL;
- U***DeviceInfo *uDevInfo = NULL;
- int32_t idVendor = (int32_t)strtol(vId, &out, BASE_HEX);
- int32_t idProduct = (int32_t)strtol(pId, &out, BASE_HEX);
- for (uint32_t i = 0; i < sizeof(g_u***ModemVendorInfo) / sizeof(U***DeviceInfo); i++) {
- if (g_u***ModemVendorInfo[i].idVendor == idVendor && g_u***ModemVendorInfo[i].idProduct == idProduct) {
- TELEPHONY_LOGI("list index:%{public}d", i);
- uDevInfo = &g_u***ModemVendorInfo[i];
- break;
- }
- }
- return uDevInfo;
- }
- static U***DeviceInfo *GetU***DeviceInfo(void)
- {
- struct udev *udev;
- struct udev_enumerate *enumerate;
- struct udev_list_entry *devices, *dev_list_entry;
- struct udev_device *dev;
- U***DeviceInfo *uDevInfo = NULL;
- udev = udev_new();
- if (udev == NULL) {
- TELEPHONY_LOGE("Can't create udev");
- return uDevInfo;
- }
- enumerate = udev_enumerate_new(udev);
- if (enumerate == NULL) {
- TELEPHONY_LOGE("Can't create enumerate");
- return uDevInfo;
- }
- udev_enumerate_add_match_subsystem(enumerate, "tty");
- udev_enumerate_scan_devices(enumerate);
- devices = udev_enumerate_get_list_entry(enumerate);
- udev_list_entry_foreach(dev_list_entry, devices) {
- const char *path = udev_list_entry_get_name(dev_list_entry);
- if (path == NULL) {
- continue;
- }
- dev = udev_device_new_from_syspath(udev, path);
- if (dev == NULL) {
- continue;
- }
- dev = udev_device_get_parent_with_subsystem_devtype(dev, "u***", "u***_device");
- if (!dev) {
- TELEPHONY_LOGE("Unable to find parent u*** device.");
- return uDevInfo;
- }
- const char *cIdVendor = udev_device_get_sysattr_value(dev, "idVendor");
- const char *cIdProduct = udev_device_get_sysattr_value(dev, "idProduct");
- uDevInfo = GetPresetInformation(cIdVendor, cIdProduct);
- udev_device_unref(dev);
- if (uDevInfo != NULL) {
- break;
- }
- }
- udev_enumerate_unref(enumerate);
- udev_unref(udev);
- return uDevInfo;
- }
- static void LoadVendor(void)
- {
- const char *rilLibPath = NULL;
- char vendorLibPath[PARAMETER_SIZE] = {0};
- // Pointer to ril init function in vendor ril
- const HRilOps *(*rilInitOps)(const struct HRilReport *) = NULL;
- // functions returned by ril init function in vendor ril
- const HRilOps *ops = NULL;
- U***DeviceInfo *uDevInfo = GetU***DeviceInfo();
- if (GetVendorLibPath(vendorLibPath) == HDF_SUCCESS) {
- rilLibPath = vendorLibPath;
- } else if (uDevInfo != NULL) {
- rilLibPath = uDevInfo->libPath;
- } else {
- TELEPHONY_LOGI("use default vendor lib.");
- rilLibPath = g_u***ModemVendorInfo[DEFAULT_MODE_INDEX].libPath;
- }
- if (rilLibPath == NULL) {
- TELEPHONY_LOGE("dynamic library path is empty");
- return;
- }
- TELEPHONY_LOGI("RilInit LoadVendor start with rilLibPath:%{public}s", rilLibPath);
- g_dlHandle = dlopen(rilLibPath, RTLD_NOW);
- if (g_dlHandle == NULL) {
- TELEPHONY_LOGE("dlopen %{public}s is fail. %{public}s", rilLibPath, dlerror());
- return;
- }
- rilInitOps = (const HRilOps *(*)(const struct HRilReport *))dlsym(g_dlHandle, "RilInitOps");
- if (rilInitOps == NULL) {
- dlclose(g_dlHandle);
- TELEPHONY_LOGE("RilInit not defined or exported");
- return;
- }
- ops = rilInitOps(&g_reportOps);
- HRilRegOps(ops);
- TELEPHONY_LOGI("HRilRegOps completed");
- }
- // 用来处理用户态发下来的消息
- static int32_t RilAdapterDispatch(
- struct HdfDeviceIoClient *client, int32_t cmd, struct HdfSBuf *data, struct HdfSBuf *reply)
- {
- int32_t ret;
- static pthread_mutex_t dispatchMutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
- pthread_mutex_lock(&dispatchMutex);
- TELEPHONY_LOGI("RilAdapterDispatch cmd:%{public}d", cmd);
- ret = DispatchRequest(cmd, data);
- pthread_mutex_unlock(&dispatchMutex);
- return ret;
- }
- static struct IDeviceIoService g_rilAdapterService = {
- .Dispatch = RilAdapterDispatch,
- .Open = NULL,
- .Release = NULL,
- };
- //驱动对外提供的服务能力,将相关的服务接口绑定到HDF框架
- static int32_t RilAdapterBind(struct HdfDeviceObject *device)
- {
- if (device == NULL) {
- return HDF_ERR_INVALID_OBJECT;
- }
- device->service = &g_rilAdapterService;
- return HDF_SUCCESS;
- }
- // 驱动自身业务初始的接口
- static int32_t RilAdapterInit(struct HdfDeviceObject *device)
- {
- if (device == NULL) {
- return HDF_ERR_INVALID_OBJECT;
- }
- DFX_InstallSignalHandler();
- struct HdfSBuf ****uf = HdfSbufTypedObtain(SBUF_IPC);
- if (***uf == NULL) {
- TELEPHONY_LOGE("HdfSampleDriverBind, failed to obtain ipc ***uf");
- return HDF_ERR_INVALID_OBJECT;
- }
- if (!HdfSbufWriteString(***uf, "string")) {
- TELEPHONY_LOGE("HdfSampleDriverBind, failed to write string to ipc ***uf");
- HdfSbufRecycle(***uf);
- return HDF_FAILURE;
- }
- if (***uf != NULL) {
- HdfSbufRecycle(***uf);
- }
- TELEPHONY_LOGI("***uf IPC obtain success!");
- LoadVendor();
- return HDF_SUCCESS;
- }
- // 驱动资源释放的接口
- static void RilAdapterRelease(struct HdfDeviceObject *device)
- {
- if (device == NULL) {
- return;
- }
- dlclose(g_dlHandle);
- }
- //驱动入口注册到HDF框架,这里配置的moduleName是找到Telephony模块与RIL进行通信的一个关键配置
- struct HdfDriverEntry g_rilAdapterDevEntry = {
- .moduleVersion = 1,
- .moduleName = "hril_hdf",
- .Bind = RilAdapterBind,
- .Init = RilAdapterInit,
- .Release = RilAdapterRelease,
- };
- // 调用HDF_INIT将驱动入口注册到HDF框架中,在加载驱动时HDF框架会先调用Bind函数,再调用Init函数加载该驱动,当Init调用异常时,HDF框架会调用Release释放驱动资源并退出。
- HDF_INIT(g_rilAdapterDevEntry);
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上述代码中配置了对应该驱动的 moduleName 为"hril_hdf",因此我们需要去找到对应驱动的配置文件,以 Hi3516DV300 开发板为例,它的驱动配置在 vendor_hisilicon/ Hi3516DV300 / hdf_config / uhdf / device_info.hcs 代码中可以找到,如下:
- riladapter :: host {
- hostName = "riladapter_host";
- priority = 50;
- riladapter_device :: device {
- device0 :: deviceNode {
- policy = 2;
- priority = 100;
- moduleName = "libhril_hdf.z.so";
- serviceName = "cellular_radio1";
- }
- }
- }
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这里可以发现该驱动对应的服务名称为 cellular_radio1,那么 telephony_core_service 通过 HDF 与 RIL 进行通信肯定会调用到该服务名称,因此无查找 telephony_core_service 的相关代码,可以很快定位到 telephony_core_service/ services / tel_ril / src / tel_ril_manager.cpp 该代码,改代码中有一个关键类 TelRilManager,它用来负责管理 tel_ril。
看 tel_ril_manager.cpp 中的一个关键函数 ConnectRilAdapterService,它就是用来通过 HDF 框架获取RIL_ADAPTER 的服务,之前定义过 RIL_ADAPTER_SERVICE_NAME 常量为 "cellular_radio1",它就是在 vendor_hisilicon/ XXXX / hdf_config / uhdf / device_info.hcs 中配置的 hril_hdf 驱动对应的服务名称。
- bool TelRilManager::ConnectRilAdapterService()
- {
- std::lock_guard<std::mutex> lock_l(mutex_);
- rilAdapterRemoteObj_ = nullptr;
- auto servMgr_ = OHOS::HDI::ServiceManager::V1_0::IServiceManager::Get();
- if (servMgr_ == nullptr) {
- TELEPHONY_LOGI("Get service manager error!");
- return false;
- }
- //通过HDF框架获取RIL_ADAPTER的服务,之前定义过RIL_ADAPTER_SERVICE_NAME常量为"cellular_radio1",它就是在 vendor_hisilicon/ XXXX / hdf_config / uhdf / device_info.hcs中配置的hril_hdf驱动对应的服务名称
- rilAdapterRemoteObj_ = servMgr_->GetService(RIL_ADAPTER_SERVICE_NAME.c_str());
- if (rilAdapterRemoteObj_ == nullptr) {
- TELEPHONY_LOGE("bind hdf error!");
- return false;
- }
- if (death_ == nullptr) {
- TELEPHONY_LOGE("create HdfDeathRecipient object failed!");
- rilAdapterRemoteObj_ = nullptr;
- return false;
- }
- if (!rilAdapterRemoteObj_->AddDeathRecipient(death_)) {
- TELEPHONY_LOGE("AddDeathRecipient hdf failed!");
- rilAdapterRemoteObj_ = nullptr;
- return false;
- }
- int32_t ret = SetCellularRadioIndication();
- if (ret != CORE_SERVICE_SUCCESS) {
- TELEPHONY_LOGE("SetCellularRadioIndication error, ret:%{public}d", ret);
- return false;
- }
- ret = SetCellularRadioResponse();
- if (ret != CORE_SERVICE_SUCCESS) {
- TELEPHONY_LOGE("SetCellularRadioResponse error, ret:%{public}d", ret);
- return false;
- }
- return true;
- }
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