Android通讯之RIL 机制分析

第一部分 电话功能概述
    Android的Radio Interface Layer (RIL)提供了电话服务和的radio硬件之间的抽象层。
     Radio Interface Layer RIL(Radio Interface Layer)负责数据的可靠传输、AT命令的发送以及response的解析。应用处理器通过AT命令集与带GPRS功能的无线通讯模块通信。
     AT command由Hayes公司发明，是一个调制解调器制造商采用的一个调制解调器命令语言，每条命令以字母"AT"开头。

JAVA Framework
代码的路径为：

     frameworks/base/telephony/java/android/telephony     android.telephony以及android.telephony.gsm

Core native:
在hardware/ril目录中，提供了对RIL支持的本地代码，包括4个文件夹：

hardware/ril/include  hardware/ril/libril  hardware/ril/reference-ril  hardware/ril/rild

kernel Driver
     在Linux内核的驱动中，提供了相关的驱动程序的支持，可以建立在UART或者SDIO，USB等高速的串行总线上。
第二部分 电话功能各个部分
    hardware/ril/include/telephony/目录中的ril.h文件是ril部分的基础头文件。

    其中定义的结构体RIL_RadioFunctions如下所示：

typedefstruct {    int version;    RIL_RequestFunc onRequest;    RIL_RadioStateRequest onStateRequest;    RIL_Supports supports;    RIL_Cancel onCancel;    RIL_GetVersion getVersion;} RIL_RadioFunctions;

    RIL_RadioFunctions中包含了几个函数指针的结构体，这实际上是一个移植层的接口，下层的库实现后，由rild守护进程得到这些函数指针，执行对应的函数。
几个函数指针的原型为：

typedef void(*RIL_RequestFunc) (int request, void *data,                                   size_t datalen, RIL_Token t);typedef RIL_RadioState (*RIL_RadioStateRequest)();typedef int (*RIL_Supports)(int requestCode);typedef void (*RIL_Cancel)(RIL_Token t);typedef const char * (*RIL_GetVersion) (void);

    其中最为重要的函数是onRequest()，它是一个请求执行的函数。

2.1 rild守护进程

    rild 守护进程的文件包含在hardware/ril/rild目录中，其中包含了rild.c和radiooptions.c两个文件，这个目录中的文件经过编译后生成一个可执行程序，这个程序在系统的安装路径在：
/system/bin/rild
     rild.c是这个守护进程的入口，它具有一个主函数的入口main，执行的过程是将请求转换成AT命令的字符串，给下层的硬件执行。在运行过程 中，使用dlopen 打开路径为/system/lib/中名称为libreference-ril.so的动态库，然后从中取出 RIL_Init符号来运行。
     RIL_Init符号是一个函数指针，执行这个函数后，返回的是一个RIL_RadioFunctions类型的指针。得到这个指针后，调用RIL_register()函数，将这个指针注册到libril库之中，然后进入循环。
     事实上，这个守护进程提供了一个申请处理的框架，而具体的功能都是在libril.so和libreference-ril.so中完成的。

2.2libreference-ril.so动态库

libreference-ril.so动态库的路径是：
hardware/ril/reference-ril 
其中主要的文件是reference-ril.c和atchannel.c。这个库必须实现的是一个名称为RIL_Init的函数，这个函数执行的结果是返回一个RIL_RadioFunctions结构体的指针，指针指向函数指针。
这个库在执行的过程中需要创建一个线程来执行实际的功能。在执行的过程中，这个库将打开一个/dev/ttySXXX的终端（终端的名字是从上层传入的），然后利用这个终端控制硬件执行。
2.3 libril.so动态库
     libril.so库的目录是：
hardware/ril/libril  
     其中主要的文件为ril.cpp，这个库主要需要实现的以下几个接口为：

RIL_startEventLoop(void);void RIL_setcallbacks (const RIL_RadioFunctions *callbacks);RIL_register (const RIL_RadioFunctions *callbacks);RIL_onRequestComplete(RIL_Token t, RIL_Errno e, void *response, size_tresponselen);void RIL_onUnsolicitedResponse(int unsolResponse, void *data,                                size_tdatalen);RIL_requestTimedCallback (RIL_TimedCallback callback, void *param,                                conststruct timeval *relativeTime);

    这些函数也是被rild守护进程调用的，不同的vendor可以通过自己的方式实现这几个接口，这样可以保证RIL可以在不同系统的移植。其中 RIL_register()函数把外部的RIL_RadioFunctions结构体注册到这个库之中，在恰当的时候调用相应的函数。在执行的过程中， 这个库处理了一些将请求转换成字符串的功能。

1.

 ITelephony接口和ISms接口以及AIDL   在我们的Android应用中，当需要实现电话拨号时，我们需要进行如下调用   ITelephony phone =(ITelephony)ITelephony.Stub.asInterface(ServiceManager.getService("phon"))   phone.dial("10086");   对于短信应用，我们需要的是调用SmsManager，代码如下   SmsManager manager = SmsManager.getDefault();   manager.sendTextMessage("10086",null,"hi,this issms",null,null);   这里,SmsManager对ISms做了一层包装，实质上是通过调用   ISms simISms = ISms.Stub.asInterface(ServiceManager.getService("isms"));   simISms.sendRawPdu....

  
   可以看到，应用都是采用AIDL来实现IPC的跨进程调度。
   对于AIDL应用，调用进程方存在的是一个实现接口的Proxy对象，通过Proxy对象与被调用进程中的Stub对象进行
通讯来实现IPC的跨进程调度，所以，在被调用进程一端必定有一个ITelephony.Stub类以及ISms.Stub类的实现

如下图所示

2. PhoneInterfaceManager和SimSmsInterfaceManager

   ITelephony.Stub 的实现类为com.android.phone.PhoneInterfaceManager
   ISms.Stub的实现类为com.android.internal.telephony.gsm.SimSmsInterfaceManager
   从这两个类的构造器的调用代码里可以很清楚的看到进行了Service的注册工作
   ServiceManager.addService("phone",this);
   ServiceManager.addService("isms",this);
3. PhoneApp,InCallScreen,PhoneUtils及其他相关类
   从SimSmsInteferManager的相关方法实现中可以看到，具体就是调用GSMPhone的SmsDispatcher实例来进行相关操作的。
   从PhoneInterfaceManager会维持一个Phone对象的引用，当拨号应用时，PhoneInterfaceManager会将构造好的Intent传递
给PhoneApp应用，该Intent的className指定则为InCallScreen,从中我们可以看到InCallScreen具体是通过PhoneUtils调用Phone的
相关方法来实现。
   PhoneInterfaceManager怎么获取到对应的Phone对象，然后又怎么将Phone对象传递到InCallScreen中呢？
   具体这里涉及到了PhoneApp这个类，从这个类维护了一个 PhoneInterfaceManager的引用(phoneMgr)以及一个Phone引用（phone)，
从该类的onCreate方法中我们可以清楚的看到，PhoneApp通过PhoneFactory获取了一个Phone实例，并通过该实例实现了PhoneInterfaceManager对象。
因此，我们现在只需要关注PhoneFactory具体提供的是一个什么样的Phone实例了。
   另外，PhoneApp类还提供了一个静态方法getInstance供InCallScreen调用，InCallScreen正是通过调用该方法获得PhoneApp实例从而
获得对应的Phone实例的。
   接下来，我们通过查看PhoneFactory的方法可以看到，Phone对象对应的就是一个GSMPhone实例。对应的UML类图结构如下
4。GSMPhone与RIL

   从GSM的构造器可以看出，他依赖一个CommandInterface接口实例，通过PhoneFactory的makeDefaultPhones方法，我们可以看到，根据系统环境变量
ro.radio.noril来判断是否需要采用RIL框架实现，如果该参数不为空，则采用Simultedcommands（主要是为了测试需要提供的模拟实现）.否则，采用RIL。
   通过Google才知道，RIL其实是智能手机上实现AP与BP之间通信的一种设计思想，具体大家可以参见这篇文章http://www.eetchina.com/ARTICLES/2006OCT/PDF/CPCOL_2006OCT26_EMB_TA_170.PDF?SOURCES=DOWNLOAD
   在RIL.java 中我们很惊喜的看到，RIL对对消息的处理是将消息通过LocalSocket发送到以rild为名称的有名端口。这个有名Socket的创建在ril.cpp代码中。
   s_fdListen = android_get_control_socket(SOCKET_NAME_RIL)
   原来Android通话和发短信的应用是JAVA与C++代码之间透过Socket连接来传输消息来实现的。
整个应用的代码可以概括如下图示意
5.关于C代码与硬件之间的交互

   这部分工作其实就是C代码通过串口发送AT指令来拨号，收发短信。今天有点累了，具体的实现下次我再分析。

 当我们开始编写Android的电话应用程序的时候，如果需要进行电话拨号，可以进行如下调用：

ITelephony tpCallModule = (ITelephony)ITelephony.Stub.asInterface(ServiceManager.getService("phon"));tpCallModule.dial("13800138000");而对于短信的应用，我们需要调用的则是SmsManager：SmsManager SMS = SmsManager.getDefault();SMS.sendTextMessage("13420926323",null,"this is a testsms",null,null);Android采用RIL的架构跟底层GSM模块通讯.

上一张时序图吧

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