1、Android RIL 结构分析与移植介绍本文档对 Android RIL 部分的内容进行了介绍，其重点放在了 Android RIL 的原生代码部分。包括四个主题：1.Android RIL 框架介绍2.Android RIL 与 WindowsMobile RIL3.Android RIL porting4.Android RIL 的 java 框架在本文档中将 Android 代码中的重要模块列出进行分析，并给出了相关的程序执行流程介绍，以加深对模块间交互方式的理解。对于 java 代码部分，这里仅进行简单的介绍。如果需要深入了解，可以查看相关参考资料。本文档中还对 Android RI
2、L 的 Porting 部分内容进行了描述和分析。针对对 unix 操作系统环境并不熟悉的读者，本文档中所涉及到的相关知识包括：Unix file systemUnix socketUnix threadUnix 下 I/O 多路转接以上信息可以在任意一份描述 Unix 系统调用的文档中找到。1.Android RIL框架介绍术语：fd unix 文件描述符pipe unix 管道cond 一般是 condition variable 的缩写tty 通常使用 tty 来简称各种类型的终端设备unsolicited response 被动请求命令来自 basebandevent loop and
3、roid 的消息队列机制，由 unix 的系统调用 select()实现init.rc init 守护进程启动后被执行的启动脚本。HAL 硬件抽象层（Hardware Abstraction Layer，HAL）1.1.Android RIL 概况：Android RIL 提供了无线硬件设备与电话服务之间的抽象层。下图展示了 RIL 在 Android 体系中的位置。android 的 ril 位于应用程序框架与内核之间，分成了两个部分，一个部分是 rild,它负责 socket 与应用程序框架进行通信。另外一个部分是 Vendor RIL，这个部分负责向下是通过两种方式与 radio 进行通
4、信，它们是直接与 radio 通信的 AT 指令通道和用于传输包数据的通道，数据通道用于手机的上网功能。 对于 RIL 的 java 框架部分，也被分成了两个部分，一个是 RIL 模块，这个模块主要用于与下层的 rild 进行通信，另外一个是 Phone 模块，这个模块直接暴露电话功能接口给应用开发用户，供他们调用以进行电话功能的实现。1.2.Android RIL 目录结构:Android 的 RIL 模块位于 Android/hardware/ril 文件夹，有三个子模块：rild , libril , reference-rilinclude 文件夹：包含 RIL 头文件,最主要的是 r
5、il.hrild 文件夹:RIL 守护进程，开机时被 init 守护进程调用启动，里面仅有 main 函数作为入口点，负责完成 RIL 初始化工作。在 rild.c 文件中，将完成 ril 的加载过程，它会执行如下操作：动态加载 Vendor RIL 的.so 文件执行 RIL_startEventLoop()开启消息队列以进行事件监听通过执行 Vendor RIL 的 rilInit()方法来进行 Vendor RIL 与 libril 的关系建立。在 rild 文件夹中还包括一个 radiooptions.c 文件, 它的作用是通过串口将一些 radio 相关的参数直接传给 rild 来对
6、 radio 进行配置。libril 文件夹：在编译时 libril 被链入 rild,它为 rild 提供了 event 处理功能，还提供了在 rild 与 Vendor RIL 之间传递请求和响应消息的能力。Libril 提供的主要功能分布在两个主要方法内，一个是 RIL_startEventLoop()方法，另一个是 RIL_register()方法RIL_startEventLoop()方法所提供的功能就是启用 eventLoop 线程，开始执行 RIL 消息队列。RIL_register()方法的主要功能是启动名为 rild 的监听端口，等待 java 端通过 socket进行连接。
7、reference-ril 文件夹：Android 自带的 Vendor RIL 的参考实现。被编译成.so 文件，由于本部分是厂商定制的重点所在。所以被设计为松散耦合，且可灵活配置的。在 rild 中通过 opendl()的方式加载。librefrence.so 负责直接与 radio 通信，这包括将来自 libril 的指令转换为 AT 指令，并且将 AT 指令写入 radio 中。reference-ril 会接收调用者传来的参数，参数内容为与 radio 的通信方式。如通过串口连接 radio,那么参数为这种形式：-d /dev/ttySx1.3.Android RIL 中的消息（ev
8、ent）队列机制 :在 Android RIL 中，为了达到等待多路输入并且不出现阻塞的目的，使用了 IO 多路复用机制。如果使用阻塞 I/O 进行网络的读取写入 ,这意味着假如需要同时从两个网络文件描述符中读内容，那么如果读取操作在等待网络数据到来，这将可能很长时间阻塞在一个描述符上，另一个网络文件描述符不管有没有数据到来都无法被读取。一种解决方案是：如果使用非阻塞 I/O 进行网络的读取写入，在读取其中一个网络文件描述符如果阻塞将直接返回，再读取另外一个，这种方式的循环被称之为轮询。轮询方式确实能解决进行多路 io 操作时的阻塞问题，但是这种方法的不足之处是反复的执行读写调用将浪费 cpu
9、 时钟。I/O 多路转接技术在这里提供了另一种比较好的解决方案：它会先构造一张有关 I/O 描述符的列表，然后调用 select 函数，当 IO 描述符列表中的一个描述符准备好进行 I/O 时，该函数返回，并告知可以读或写哪个描述符。Android RIL 中消息队列的核心实现思想就是这种 I/O 多路转接技术。消息队列机制的实现在 ril_event.cpp 中，其中被定义的 ril_event 结构是消息的主体。每个 ril_event 结构，与一个 fd 句柄绑定(可以是文件，socket，管道等)，并且带一个func 指针, 这个 func 指针所指的函数是个回调函数，它指定了当所绑定
10、的 fd 准备好进行读取时所要进行的操作。消息队列的开始点为 RIL_startEventLoop 函数。RIL_startEventLoop 在 ril.cpp 中实现，它的主要目的是通过 pthread_create(struct ril_event *prev;int fd;int index;bool persist;struct timeval timeout;ril_event_cb func;void *param;初始化一个新 ril_event 的操作是通过 ril_event_set（）来完成的，并通过ril_event_add（）加入到消息队列之中，add 会把队列里所有
11、 ril_event 的 fd，放入一个 fd 集合 readFds 中。这样 ril_event_loop 能通过一个多路复用 I/O 的机制(select)来等待这些 fd。在进入 ril_event_loop（）之前，在 eventLoop 中已经创建和挂入了s_wakeupfd_event，它是通过 pipe 的机制实现的，这个管道 fd 的回调函数并没有实现什么功能，它的目的只是为了让 select 方法能返回一次，这样 select()方法就能重新跟踪新加入事件队列的 fd 和 timeout 设置。所以在添加新 fd 到 eventLoop 时,往往不是直接调用 ril_even
12、t_add，实际通常用rilEventAddWakeup 来添加，这个方法除了会间接调用 ril_event_add 外，还会调用triggerEvLoop()函数来向 s_fdWakeupWrite 中写入一个空字符，这样 select()函数会返回并重新执行，新加入的文件描述符便得以被 select()加载并跟踪。如果在 ril_event 队列中任何一个 fd 已经准备好，则进入分析流程：processTimeouts()，processReadReadies(&rfds, n)， firePending()其中 firePending()方法执行这个 event 的 func，也就是回
13、调函数。在 Android RIL 初始化完成后，将有几个 event 被挂入到 eventLoop 中：1. s_listen_event: 名为 rild 的 socket,主要 requeset & response 通道2. s_debug_event: 名为 rild-debug 的 socket,调试用 requeset & response 通道3. s_wakeupfd_event: 无名管道,用于队列主动唤醒这其中最为重要的 event 就是 s_listen_event，它作为 request 与 response 的通道实现。在 ril_event.cpp 中还持有一个
14、watch_table 数组，一个 timer_list 链表和一个pending_list 链表。watch_table 数组的目的很单纯，存放当前被 eventLoop 等待的 ril_event（非 timer event），供 eventLoop 唤醒时使用。timer_list 是存放 timer event 的链表，在 eventLoop 唤醒时要对这些 timer event 单独进行处理pending_list：待处理(对其回调函数进行调用)的所有 ril_event 的链表。1.4.Android RIL 中初始化流程分析: Rild 的初始化流程初始化流程从 rild.c
15、中的 main 函数开始，它被 init 守护进行调用执行：首先在 main()函数内会首先通过 dlopen()函数加载 Vendor RIL（在自带的参考实现中为 librefrence_ril.so）。接着调用 RIL_startEventLoop（）函数来启动消息队列机制。调用 librefrence_ril.so 的 RIL_Init()函数来进行 Vendor RIL 的初始化。RIL_Init()函数执行后会返回一个 RIL_RadioFunction 结构体，这个结构体内最重要的成员就是onRequest()方法。onRequest()方法会被 dispatchFunction
16、 调用，也就是说dispatchFunction 调用是程序流从 rild 转入 Vendor RIL 的分界点。RIL_register()函数将实现两个目地，一个是将 RIL_INIT 中获得的 RIL_RadioFunction进行注册，rild 通过此种方式保证自己持有一个 RIL_RadioFunction 实例，第二个是将s_fdListen 加入到消息队列机制中，开启 s_fdListen 的事件监听。 Vendor RIL 的初始化流程：RIL_Init 被调用后首先通过参数获取硬件接口的设备文件或模拟硬件接口的socket。（参见上文中对 reference-ril 文件夹的
17、介绍）接下来是创建 mainLoop 线程，并跳入到线程内执行。mainLoop 会建立起与硬件的通信，然后通过 read 方法阻塞等待硬件的主动上报或响应。mainLoop 还会调用initlizeCallBack()函数来向 radio 发送一系列的 AT 命令来进行 radio 的初始化设置工作。1.5.Android RIL 中 request 流程分析:上层应用开始向 rild 通过 socket 传输数据时，通过 RIL 消息队列机制，s_listen_event的回调函数 listenCallBack 将会被调用，开始进行数据流的分析与处理。接下来,s_fdCommand = a
18、ccept(s_fdListen, (sockaddr *) &peeraddr, &socklen),获取传入的 socket 描述符,也就是上层的 java RIL 传入的连接。然后,通过 record_stream_new()建立起一个 RecordStream, 将这个 record_stream 与s_fdCommand 绑定, RecordStream 实际上是一个用于存放数据的结构体，这个结构体提供了一些操作类来保证这个 RecordStream 所绑定的文件描述符被读取时里面的数据会被完整读取。一旦 s_fdCommand 中有数据，它的回调函数 processCommands
19、Callback()将会被调用，processCommandsCallback()通过 record_stream_get_next 阻塞读取 s_fdCommand 上发来的 数据, 直到收到一完整的 request。然后将其传递进 processCommandBuffer()函数，processCommandBuffer()正式进入了命令的解析部分。每个接收到的命令将以 RequestInfo 的形式存在。从 socket 过来的数据流, 是 Parcel 处理过的序列化字节流, 在这里会通过反序列化的方法提取出来。最前面的是 request 号,以及 token 域 (request 的
20、递增序列号 )。request 号是一个 CommandInfo,它在ril_command.h 中定义。接下来, 这个 RequestInfo 会被挂入 pending 的 request 队列, 执行具体的dispatchFunction(), 进行详细解析。dispatchFunction 方法有着多种实现，如 dispatchVoid, dispatchString, 它们的调用取决于 Parcel 的参数传入形式。比如说在 dispatchDial 方法中，Parcel 对象将被解析为RIL_Dial 结构。这是 disptachFunction 的任务之一，它的另一个任务就是调用o
21、nRequest()方法，并将解析的内容传入 onRequest()方法。从 onRequest 方法开始，程序控制流脱离了 RILD,进入到了 Vendor RIL 中。onRequest 方法会通过传入的请求类型来调用指定的 request()方法，request()方法则负责组装 AT 指令并下发给 at_send_command()方法集合中的一个，这个方法集合提供了针对不同类型 AT 指令的实现，如单行 AT 指令at_send_command_singleline(),短信息指令 at_send_command_sms()等。最后，执行 at_send_command_full()
22、,再通过一个互斥的at_send_command_full_nolock()调用,完成最终的写出操作 ,在 writeline()中, 写出到初始化时打开的设备中。需要注意的是：at_send_command_full_nolock()在将指令写入 radio 后并不会直接返回，而是通过条件变量等待响应信息，得到响应信息后会携带这些信息返回。具体流程可以参考下面的 response 流程分析。1.6.Android RIL 中 response 流程分析:AT 的 response 有两种，一种是 unsolicited。另一种是普通 response，也就是命令的响应。 response 信
23、息的获取在 readerLoop()中。由 readline()函数读取上来。读取到的 line 将被传入 processLine()函数进行解析，processLine()函数首先会判断当前的响应是主动响应还是普通响应，如果是主动响应，将调用 handleUnsolicited()函数，如果为普通响应，那么将调用 handleFinalResponse()函数进行处理对响应串的主要的解析过程，由 at_tok.c 中的各种解析函数完成，提供字符串分析解析功能。 对主动上报的解析handleUnsolicited ()方法处理主动上报，它会调用 onUnsolicited()来进行进一步的解析
24、，这个函数在 Vendor-RIL 初始化时被传入 at_open（）函数，onUnsolicited 只解析出头部(一般是+XXXX 的形式)，然后按类型决定下一步操作，操作为RIL_onUnsolicitedResponse 和 RIL_requestTimedCallback 两种。在 RIL_onUnsolicitedResponse()函数中，通过 Parcel 传递，将RESPONSE_UNSOLICITED，unsolResponse(request 号)写入 Parcel，然后调用对应的responseFunction 完成进一步的的解析，将解析的数据写入 Parcel 中，最
25、后通过sendResponse()sendResponseRaw()blockingWrite()writeLine() 将数据写回给与应用层通信的 socket。在 RIL_requestTimedCallback()函数中。通过 event 机制实现的 timer 机制，回调对应的内部处理函数。通过 internalRequestTimedCallback 将回调添加到 event 循环，最终完成 callback 上挂的函数的回调。比如 pollSIMState，onPDPContextListChanged 等回调，不用返回上层，内部处理就可以。 对普通上报的解析IsFinalResp
26、onse()和 isFinalResponseError()所处理的是一条 AT 指令的响应上报，它们将转入 handleFinalResponse 方法。handleFinalResponse()函数会将所有响应信息装入 sp_response,这是一个 ATResponse结构，它的成员包括成功与否（success ）以及一个中间结果（ p_intermediates）。handleFinalResponse()在将响应结果保存至 sp_response 后， 设置 s_commandcond这一条件变量，此条件变量由 at_send_command_full_nolock 等待。at_s
27、end_command_full_nolock 获得到了完整的响应信息（在 sp_response 中），便开始进行响应信息的处理，最后由 RIL_onRequestComplete 将响应数据序列化并通过sendResponse 传递至与应用层通信的 socket，这一部分与RIL_onUnsolicitedResponse()函数的功能非常相似，请参考对主动上报的解析部分。2.Android RIL与 WindowsMobile RILAndroid RIL 与 WindowsMobile RIL 在设计思路上都是作为一个 radio 的抽象，为上层提供电话服务，但在实现方式上两者有着一定
28、的差异，这种差异的产生主要是源自操作系统机制的不同。 Android RIL 被实现为 HAL,相对于 windows mobile 中被实现为驱动的方式，Android RIL 模块的内聚性更为理想，可维护性也将更强，你也可以把 Android Ril 看做一个中间件。Android RIL 部分的开发工作，只需要拿到相应的 radio 文件描述符，就可以进行操作，无需关注 radio 的 I/O 驱动实现。2.1 两者在与应用通信上的实现对比WindowsMobile RIL 在实现与应用的通信时提供了 RIL Proxy,在这个层面中它定义了大量的 RIL_*()函数来作为电话服务请求。
29、这一点与 Android RIL 的实现比较相似，Android RIL 中在 ril.h 内提供了一系列的宏来定义电话服务请求。在 Android 中的 rild 功能类似于 windows mobile RIL 的 RIL proxy。它同样也是起到一个中介的作用，为上层接口向下传递请求，并上传回响应。在 windows mobile RIL 中要为每一个应用程序客户提供一份 Ril Proxy 实例。对于这两种操作系统平台，RIL 所定义的所有请求是不可更改的。2.2 两者在线程结构与回调机制上的对比在 windows mobile 的设计中，request 与 response 被设计
30、为异步执行的，他们分别使用两个队列来对它们的异步行为进行管理，执行命令下发和上报命令处理的过程也互不影响，下发命令与命令的相应响应之间的依赖关系由应用程序来捏合。在 android ril 中的 request 与 response 设计与 windows mobile 不同，它的命令与响应之间是同步的过程。也就是说一条命令被下发后，将等待执行结果，并进行处理，再上向上层发。而不是直接异步的进行处理和向上发送。3.Android RIL porting3.1.命名要实现某个无线模块的 RIL，需要创建一个实现了所有请求方法的共享库，保证Android 能够响应无线通信请求。所有的请求被定义 r
31、il.h 中。不同的 Modem 使用不同的端口，这个在 init.rc 中设置。Android 提供了一个参考 Vendor RIL，RIL 参考源码在 reference-ril。将你自己的 Vendor RIL 实现编译为共享库形式：libril-.so比如：libril-techfaith-124.so其中：libril：所有 vendor RIL 的开头：公司缩写：RIL 版本 numberso：文件扩展3.2.Android RIL 的配置与加载在 init.rc 文件中，将通过这种方式来进行 Android RIL 的加载。service ril-daemon /system/b
32、in/rild -l /system/lib/libreference-ril.so - -d /dev/ttyS0 也可以手动加载：/system/bin/rild -l /system/lib/libreference-ril.so - -d /dev/ttyS0这两种方式，都将启动 rild 守护进程，然后通过-l 参数将 libreference-ril.so 共享库链入，libreference-ril.so 的参数-d 是指加载一个串口设备，/dev/ttyS0 则是这个串口设备的具体设备文件，除了参数-d 外，还有-s 代表加载类型为 socket 的设备，-p 代表回环接口。3
33、.3.Android RIL 的编译结构rild:被编译成可执行文件，rild 以守进程的形式执行。libril:将被编译为共享库，并被链入 rild。Vendor RIL:可以以两种方式来运行，如果定义了 RIL_SHLIB 宏,那么它将被编译成共享库，如果没定义 RIL_SHLIB 宏，它将以守护进程程序的方式被调用执行。4.Android RIL 的 java 框架 Android RIL 的 Java 部分也被分为了两个模块，RIL 模块与 Phone 模块。其中 RIL模块负责进行请求以及相应的处理，它将直接与 RIL 的原声代码进行通信。而Phone 模块则向应用程序开发者提供了一
34、系列的电话功能接口。4.1.RIL 模块结构在 RIL.java 中实现了几个类来进行与下层 rild 的通信。它实现了如下几个类来完成操作：RILRequest：代表一个命令请求RIL.RILSender：负责 AT 指令的发送RIL.RILReceiver：用于处理主动和普通上报信息RIL.RILSender 与 RIL.RILReceiver 是两个线程。RILRequest 提供了 obtain()方法，用于得到具体的 request 操作，这些操作被定义在 RILConstants.java 中（RILConstants.java 中定义的 request 命令与 RIL 原生代码中
35、 ril.h 中定义的 request 命令是相同的）,然后通过 send()函数发送EVENT_SEND,在 RIL_Sender 线程中处理这个 EVENT_SEND 将命令写入到stream(socket)中去。Socket 是来自常量 SOCKET_NAME_RIL,它与 RIL 原生代码部分的 s_fdListen 所指的 socket 是同一个。当有上报信息来到时，系统将通过 RILReciver 来得到信息，并进行处理。在RILReciver 的生命周期里，它一直监视着 SOCKET_NAME_RIL 这个 socket，当有数据到来时，它将通过 readRilMessage()
36、方法读取到一个完整的响应，然后通过processResponse 来进行处理。4.2.Phone 模块结构Android 通过暴露 Phone 模块来供上层应用程序用户使用电话功能相关的接口。它为用户提供了诸如电话呼叫，短信息，SIM 卡管理之类的接口调用。它的核心部分是类 GSMPhone，这个是 Gsm 的电话实现，需要通过 PhoneFactory 获取这个GSMPhone。GSMPhone 并不是直接提供接口给上层用户使用，而是通过另外一个管理类TelephonyManager 来供应用程序用户使用。类 TelephonyManager 实现了 android 的电话相关操作。它主要使
37、用两个服务来访问 telephony 功能：1.ITelephony，提供给上层应用程序用户与 telephony 进行操作，交互的接口，在packages/apps/Phone 中由 PhoneInterfaceManager.java 实现。2.ItelephonyRegistry 提供了一个通知机制，将底层来的上报通知给框架中需要得到通知的部分，由 TelephonyRegistry.java 实现。GSMPhone 通过 PhoneNotifier 的实现者 DefaultPhoneNotifier 将具体的事件转化为函数调用，通知到 TelephonyRegistry。TelephonyRegistry 再通过两种方式通知给用户，其一是广播事件，另外一种是通过服务用户在 TelephonyRegistry 中注册的 IphoneStateListener 接口，实现回调（回调方式参见 android 的 aidl 机制）。
