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OpenHarmony 3GPP 协议开发深度剖析——一文读懂 RIL

  • 2022 年 5 月 09 日
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OpenHarmony 3GPP协议开发深度剖析——一文读懂RIL

(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)

本文转载自:https://harmonyos.51cto.com/posts/10608

夏德旺

软通动力信息技术(集团)股份有限公司

一、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。

二、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。

三、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。

四、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。

五、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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六、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);
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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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