将Android平台的RIL层移植到基于LINUX的通用平台的研究与实现
作者：赵国强　彭大芹
来源：《电子世界》2013年第10期
        【摘要】本文通过对Android RIL层代码分析，将android RIL层功能在纯LINUX平台上实现，完全脱离了Android系统。为基于LINUX的通用平台实现一套成熟的RIL层代码，并开发出相应的框架层，以便基于LINUX的平台能快速成熟的向3G网络发起相关业务。在OpenWrt系统上验证了移植后的RIL层代码正常工作。
        【关键词】Android RIL；LINUX；移植；Parcel；验证
        1.课题研究的背景和意义
        1.1 Android RIL简介
        Android RIL（Radio Interface Layer）提供了无线基带Modem与电话应用之间的抽象层。在Android RIL层中，完善的考虑了电话应用的各种情况，如：双SIM卡；电话，短信，彩信，PS DATA业务，PIN/PUK码等各种3G网络业务。
        RIL层在Android系统中，处于硬件抽象层，运行在一个独立的守护进程中，主要为框架层和基带接口提供适配，具有良好的独立性。其中的通信机制，与框架层接口主要使用Socket通信，内部线程主要使用管道，与基带接口默认使用AT命令。且其代码均由C和C++来完成，依赖第三方库较少，所以，Android RIL层具有良好的移植性。
        1.2 移植Android RIL的意义
        目前很多基于LINUX平台的系统，如：PC（LINUX操作系统），QT，路由器平台（如OpenWrt系统）等等，都对连接3G网络有需求，但在这些平台原生的功能中，没有独立的RIL接口层，所以开发一套基于LINUX的独立应用，用来支持与基带发起各种3G网络相关业务是很有意义的。Android RIL具有良好的稳定性，独立性，以及对3G网络业务的完整性，所以将其移植成一个独立的，供LINUX通用平台使用的RIL层，可方便所有的基于LINUX的平台完成各种电话应用的开发。
        2.Android系统中RIL层分析
        2.1 RIL层在Android系统中的位置
        RIL在Android系统中，处于硬件抽象层位置。主要通过SOCKET通信连接框架层，将框架层下发的消息解析后，向基带下发相应的AT指令，并将从基带返回的AT指令的响应，封装成消息，返回给框架层。位置如图1所示。
        2.2 Android RIL工作原理
        2.2.1 Android RIL代码说明
        RIL主要由RILD（socket通信在哪一层radio interface layer daemon）守护进程和两个动态库：librefrence_ril.so和libril.so组成。Android工程源代码目录中，RIL代码包含于hardware/ril目录中，主要文件说明如表1所示。
        2.2.2 Android RIL工作原理
        rild以一个main函数作为整个RIL层的入口点，负责完成初始化。libril.so库包含了主要的消息循环流程，主要负责与框架层进行交互，在接收框架层命令后，调用相应函数处理，然后将命令响应结果传回客户进程。librefrence_ril.so主要提供各个具体业务的AT指令的封装和解析接口，供libril调用，向下通过AT_COM和基带进行交互。具体工作线程如图2所示。
        3.移植Android RIL层功能
        通过对Android RIL层代码分析，在RIL层主要使用了基于linux的POSIX Thread（pthread）多线程编程和socket IPC通信，这些在移植过程中是无须考虑的。需要移植的是RIL层依赖于Android系统的功能。
        3.1 移植Android系统属性
        系统属性是Android系统的一个重要特性。属性数据由init进程维护，用于管理系统全局配置和状态，每个属性对应一对键值。在RIL层中对系统属性的依赖比较小，所以不需要将Android系统属性机制全部移植。RIL层主要在RILD初始化过程中需要从系统属性读取reference-ril.so路径、AT设备路径，网卡设备等信息，以及运行过程中将从网络中动态获取的IP和DNS等信息写入对应系统属性中。
        可根据所处的具体系统，将需要的信息写入系统保存全局共享参数的机制，并根据所处系统的配置方法去获取需要的参数。由于RIL层需要获得的参数非常有限，所以同样可以配置RIL层独有的配置文件，通过配置和解析RIL层的配置文件来达到替换Android系统属性机制。甚至可直接在rild启动的时候，作为应用参数直接传入。
        3.2 移植Android.mk编译文件
        Android.mk机制是Android平台利用makefile封装成一种特有的编译机制，在通用linux平台上，通常每个模块都有自己的Makefile文件。所以我们需要根据./libril、./reference-ril和./rild文件夹中的Android.mk内容写出对应的Makefile文件。从本质上来讲，Android.mk就是对Makefile的的一部分，所以移植编译文件是很简单的。
        ./libril和./reference-ril中的Android.mk描述了libril.so和libreference-ril.so两个动态库的生成和安装路径。./rild中的Android.mk描述了rild守护进程的生成和安装路径和链接libril.so库。
        3.3 移植Parcel消息
        由以上对Android RIL层功能分析发现，框架层和RIL层的交互是通过socket消息来互相传递的。消息作为IPC通信的数据单元是通过Parcel容器来进行封装的，用于存储序列化数据。所以在移植过程中，完成相同的消息机制，是整个移植工作的核心任务。源码位于Frameworks/base/libs/binder/parcel.cpp。
        分析源码可知：1、整个读写全是在内存中进行，主要根据数据大小需求通过malloc（）
、realloc（）、memcpy（）等内存操作动态分配，这些接口都是标准C所具备的，移植性非常好；2、Binder通信中数据对象都是封装成为parcel格式进行传输的，传输的类型包括IBinder、File descriptor等，这些数据在传输过程中需要做特殊处理，移植的依赖较多，好在RIL部分用不到Binder通信，所以这部分代码可以从中删除，降低了移植难度，所以只需要实现普通数据的消息封装。在Parcel中对普通数据的读写，定义了以下方法：writeByte（byte），readByte（），writeDouble（double），readDouble（），writeFloat（），readFloat（），writeInt（int），readInt（），wirteLong（long），readLong（），writeString（String），readString（）。基本数据的消息封装通过这些方法来写入Parcel和从Parcel读出。由于AT指令的参数以及AT response均为Int和String型数据，所以在RIL层中主要使用到了对这两种数据操作的方法。所以通过C++代码实现一个容器，并含有writeInt（int），readInt（），writeString（String），readString（）四种处理数据的方法是非常简单的。所以通过自己实现的类来模拟Android在RIL层中的消息机制是可行的。
        3.4 开发框架层
        综上所述，将Android RIL移植到基于LINUX的通用平台就完全能够实现了。RIL只能支
持一路socket连接，事物处理都是串行的，要让其工作在多任务的系统上，互相不阻塞对方，需要更上层进行封装，Android的移动通信相关业务流程以及策略控制都是在框架层是通过JAVA代码实现的，在Android中叫做Telephony，Telephony为上层应用提供了并行访问的接口，但一般LINUX平台是没有运行JAVA虚拟机的，所以Android的Telephony是无法进行移植的，所以需要开发一个与Android Telephony对等的框架层。
        框架层主要起连接RIL层和应用的作用，框架内部分为了客户端和服务端，客户端封装成共享库提供函数接口供应用程序使用，函数内部通过socket与服务端通信，服务端可以支持多个客户端同时连接，并将客户端的请求串行化发送到RILD，能够将RILD返回的结果异步地将返回给对应的请求客户端。为避免阻塞，服务端由三个线程来实现，如图3所示。线程一（accept_thread）：接收上层应用下发的消息。将应用接入的clients排序，并将发送的消息存入链表data_queue中；线程二（sender_thread）：将应用消息写入与RIL层的接口。依次从链表data_queue中取出消息，并依次写入到RIL层的接口；线程三（receiver_thread）：将RIL的response写回应用。从RIL层的接口中读出消息，并判断出所属的应用描述符，并写入。
        4.搭建验证平台
        OpenWrt系统是一个运行在嵌入式设备上的LINUX系统，主要实现路由器功能，所以PS DATA是其最基本的业务。将OpenWrt系统移植到ARM开发板上，并加载基带模块。通过移植的RIL层代码，使开发板成功连入3G网络。驱动枚举出/dev/设备作为AT_COM与RIL层通信，并创建网卡设备作为网络通信设备，如图4所示。编写应用创建SOCKET，并连入框架层的服务端，并在应用中将PS DATA请求写入Parcel。在系统中成功ping通网络，验证了移植后的RIL层在LINUX平台上运行良好。

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