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 相关的学习文档都很少,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。
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。
OpenHarmony RIL架构
**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
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 UsbDeviceInfo *GetPresetInformation(const char *vId, const char *pId)
{
char *out = NULL;
UsbDeviceInfo *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_usbModemVendorInfo) / sizeof(UsbDeviceInfo); i++) {
if (g_usbModemVendorInfo[i].idVendor == idVendor && g_usbModemVendorInfo[i].idProduct == idProduct) {
TELEPHONY_LOGI("list index:%{public}d", i);
uDevInfo = &g_usbModemVendorInfo[i];
break;
}
}
return uDevInfo;
}
static UsbDeviceInfo *GetUsbDeviceInfo(void)
{
struct udev *udev;
struct udev_enumerate *enumerate;
struct udev_list_entry *devices, *dev_list_entry;
struct udev_device *dev;
UsbDeviceInfo *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, "usb", "usb_device");
if (!dev) {
TELEPHONY_LOGE("Unable to find parent usb 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;
UsbDeviceInfo *uDevInfo = GetUsbDeviceInfo();
if (GetVendorLibPath(vendorLibPath) == HDF_SUCCESS) {
rilLibPath = vendorLibPath;
} else if (uDevInfo != NULL) {
rilLibPath = uDevInfo->libPath;
} else {
TELEPHONY_LOGI("use default vendor lib.");
rilLibPath = g_usbModemVendorInfo[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 *sbuf = HdfSbufTypedObtain(SBUF_IPC);
if (sbuf == NULL) {
TELEPHONY_LOGE("HdfSampleDriverBind, failed to obtain ipc sbuf");
return HDF_ERR_INVALID_OBJECT;
}
if (!HdfSbufWriteString(sbuf, "string")) {
TELEPHONY_LOGE("HdfSampleDriverBind, failed to write string to ipc sbuf");
HdfSbufRecycle(sbuf);
return HDF_FAILURE;
}
if (sbuf != NULL) {
HdfSbufRecycle(sbuf);
}
TELEPHONY_LOGI("sbuf 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);
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";
}
}
}
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;
}
为了帮助到大家能够更有效的学习OpenHarmony 开发的内容,下面特别准备了一些相关的参考学习资料:
OpenHarmony 开发环境搭建:https://qr18.cn/CgxrRy
《OpenHarmony源码解析》:https://qr18.cn/CgxrRy
- 搭建开发环境
- Windows 开发环境的搭建
- Ubuntu 开发环境搭建
- Linux 与 Windows 之间的文件共享
- ……
系统架构分析:https://qr18.cn/CgxrRy
- 构建子系统
- 启动流程
- 子系统
- 分布式任务调度子系统
- 分布式通信子系统
- 驱动子系统
- ……