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[文章]OpenHarmony 3GPP协议开发深度剖析——一文读懂RIL

OpenHarmony开发者
2022-05-06 11:06:17
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OpenHarmony3GPP协议
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（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）
夏德旺
软通动力信息技术（集团）股份有限公司

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。

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：

  1. base/telephony/ril_adapter
  2. ├── figures                             # readme资源文件
  3. ├── frameworks
  4. │   ├── BUILD.gn
  5. │   └── src                             # 序列化文件
  6. ├── interfaces                          # 对应提供上层各业务内部接口
  7. │   └── innerkits
  8. ├── services                            # 服务
  9. │   ├── hril                            # hril层的各个业务模块接口实现
  10. │   ├── hril_hdf                        # HDF服务
  11. │   └── vendor                          # 厂商库文件
  12. └── test                                # 测试代码
  13.     ├── BUILD.gn
  14.     ├── mock
  15.     └── unittest                        # 单元测试代码
复制代码

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。

  1. /*
  2. * Copyright (C) 2021 Huawei Device Co., Ltd.
  3. * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
  4. * you may not use this file except in compliance with the License.
  5. * You may obtain a copy of the License at
  6. *
  7. *     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
  8. *
  9. * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  10. * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
  11. * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  12. * See the License for the specific language governing permissions and
  13. * limitations under the License.
  14. */

  16. #include "hril_hdf.h"

  18. #include <stdlib.h>
  19. #include <libudev.h>
  20. #include <pthread.h>

  22. #include "dfx_signal_handler.h"
  23. #include "parameter.h"

  25. #include "modem_adapter.h"
  26. #include "telephony_log_c.h"

  28. #define RIL_VENDOR_LIB_PATH "persist.sys.radio.vendorlib.path"
  29. #define BASE_HEX 16

  31. static struct HRilReport g_reportOps = {
  32.     OnCallReport,
  33.     OnDataReport,
  34.     OnModemReport,
  35.     OnNetworkReport,
  36.     OnSimReport,
  37.     OnSmsReport,
  38.     OnTimerCallback
  39. };

  41. static int32_t GetVendorLibPath(char *path)
  42. {
  43.     int32_t code = GetParameter(RIL_VENDOR_LIB_PATH, "", path, PARAMETER_SIZE);
  44.     if (code <= 0) {
  45.         TELEPHONY_LOGE("Failed to get vendor library path through system properties. err:%{public}d", code);
  46.         return HDF_FAILURE;
  47.     }
  48.     return HDF_SUCCESS;
  49. }

  51. static U***DeviceInfo *GetPresetInformation(const char *vId, const char *pId)
  52. {
  53.     char *out = NULL;
  54.     U***DeviceInfo *uDevInfo = NULL;
  55.     int32_t idVendor = (int32_t)strtol(vId, &out, BASE_HEX);
  56.     int32_t idProduct = (int32_t)strtol(pId, &out, BASE_HEX);
  57.     for (uint32_t i = 0; i < sizeof(g_u***ModemVendorInfo) / sizeof(U***DeviceInfo); i++) {
  58.         if (g_u***ModemVendorInfo[i].idVendor == idVendor && g_u***ModemVendorInfo[i].idProduct == idProduct) {
  59.             TELEPHONY_LOGI("list index:%{public}d", i);
  60.             uDevInfo = &g_u***ModemVendorInfo[i];
  61.             break;
  62.         }
  63.     }
  64.     return uDevInfo;
  65. }

  67. static U***DeviceInfo *GetU***DeviceInfo(void)
  68. {
  69.     struct udev *udev;
  70.     struct udev_enumerate *enumerate;
  71.     struct udev_list_entry *devices, *dev_list_entry;
  72.     struct udev_device *dev;
  73.     U***DeviceInfo *uDevInfo = NULL;

  75.     udev = udev_new();
  76.     if (udev == NULL) {
  77.         TELEPHONY_LOGE("Can't create udev");
  78.         return uDevInfo;
  79.     }
  80.     enumerate = udev_enumerate_new(udev);
  81.     if (enumerate == NULL) {
  82.         TELEPHONY_LOGE("Can't create enumerate");
  83.         return uDevInfo;
  84.     }
  85.     udev_enumerate_add_match_subsystem(enumerate, "tty");
  86.     udev_enumerate_scan_devices(enumerate);
  87.     devices = udev_enumerate_get_list_entry(enumerate);
  88.     udev_list_entry_foreach(dev_list_entry, devices) {
  89.         const char *path = udev_list_entry_get_name(dev_list_entry);
  90.         if (path == NULL) {
  91.             continue;
  92.         }
  93.         dev = udev_device_new_from_syspath(udev, path);
  94.         if (dev == NULL) {
  95.             continue;
  96.         }
  97.         dev = udev_device_get_parent_with_subsystem_devtype(dev, "u***", "u***_device");
  98.         if (!dev) {
  99.             TELEPHONY_LOGE("Unable to find parent u*** device.");
  100.             return uDevInfo;
  101.         }
  102.         const char *cIdVendor = udev_device_get_sysattr_value(dev, "idVendor");
  103.         const char *cIdProduct = udev_device_get_sysattr_value(dev, "idProduct");
  104.         uDevInfo = GetPresetInformation(cIdVendor, cIdProduct);
  105.         udev_device_unref(dev);
  106.         if (uDevInfo != NULL) {
  107.             break;
  108.         }
  109.     }
  110.     udev_enumerate_unref(enumerate);
  111.     udev_unref(udev);
  112.     return uDevInfo;
  113. }

  115. static void LoadVendor(void)
  116. {
  117.     const char *rilLibPath = NULL;
  118.     char vendorLibPath[PARAMETER_SIZE] = {0};
  119.     // Pointer to ril init function in vendor ril
  120.     const HRilOps *(*rilInitOps)(const struct HRilReport *) = NULL;
  121.     // functions returned by ril init function in vendor ril
  122.     const HRilOps *ops = NULL;

  124.     U***DeviceInfo *uDevInfo = GetU***DeviceInfo();
  125.     if (GetVendorLibPath(vendorLibPath) == HDF_SUCCESS) {
  126.         rilLibPath = vendorLibPath;
  127.     } else if (uDevInfo != NULL) {
  128.         rilLibPath = uDevInfo->libPath;
  129.     } else {
  130.         TELEPHONY_LOGI("use default vendor lib.");
  131.         rilLibPath = g_u***ModemVendorInfo[DEFAULT_MODE_INDEX].libPath;
  132.     }
  133.     if (rilLibPath == NULL) {
  134.         TELEPHONY_LOGE("dynamic library path is empty");
  135.         return;
  136.     }

  138.     TELEPHONY_LOGI("RilInit LoadVendor start with rilLibPath:%{public}s", rilLibPath);
  139.     g_dlHandle = dlopen(rilLibPath, RTLD_NOW);
  140.     if (g_dlHandle == NULL) {
  141.         TELEPHONY_LOGE("dlopen %{public}s is fail. %{public}s", rilLibPath, dlerror());
  142.         return;
  143.     }
  144.     rilInitOps = (const HRilOps *(*)(const struct HRilReport *))dlsym(g_dlHandle, "RilInitOps");
  145.     if (rilInitOps == NULL) {
  146.         dlclose(g_dlHandle);
  147.         TELEPHONY_LOGE("RilInit not defined or exported");
  148.         return;
  149.     }
  150.     ops = rilInitOps(&g_reportOps);
  151.     HRilRegOps(ops);
  152.     TELEPHONY_LOGI("HRilRegOps completed");
  153. }

  155. // 用来处理用户态发下来的消息
  156. static int32_t RilAdapterDispatch(
  157.     struct HdfDeviceIoClient *client, int32_t cmd, struct HdfSBuf *data, struct HdfSBuf *reply)
  158. {
  159.     int32_t ret;
  160.     static pthread_mutex_t dispatchMutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
  161.     pthread_mutex_lock(&dispatchMutex);
  162.     TELEPHONY_LOGI("RilAdapterDispatch cmd:%{public}d", cmd);
  163.     ret = DispatchRequest(cmd, data);
  164.     pthread_mutex_unlock(&dispatchMutex);
  165.     return ret;
  166. }

  168. static struct IDeviceIoService g_rilAdapterService = {
  169.     .Dispatch = RilAdapterDispatch,
  170.     .Open = NULL,
  171.     .Release = NULL,
  172. };

  174. //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
  175. static int32_t RilAdapterBind(struct HdfDeviceObject *device)
  176. {
  177.     if (device == NULL) {
  178.         return HDF_ERR_INVALID_OBJECT;
  179.     }
  180.     device->service = &g_rilAdapterService;
  181.     return HDF_SUCCESS;
  182. }

  184. // 驱动自身业务初始的接口
  185. static int32_t RilAdapterInit(struct HdfDeviceObject *device)
  186. {
  187.     if (device == NULL) {
  188.         return HDF_ERR_INVALID_OBJECT;
  189.     }
  190.     DFX_InstallSignalHandler();
  191.     struct HdfSBuf ****uf = HdfSbufTypedObtain(SBUF_IPC);
  192.     if (***uf == NULL) {
  193.         TELEPHONY_LOGE("HdfSampleDriverBind, failed to obtain ipc ***uf");
  194.         return HDF_ERR_INVALID_OBJECT;
  195.     }
  196.     if (!HdfSbufWriteString(***uf, "string")) {
  197.         TELEPHONY_LOGE("HdfSampleDriverBind, failed to write string to ipc ***uf");
  198.         HdfSbufRecycle(***uf);
  199.         return HDF_FAILURE;
  200.     }
  201.     if (***uf != NULL) {
  202.         HdfSbufRecycle(***uf);
  203.     }
  204.     TELEPHONY_LOGI("***uf IPC obtain success!");
  205.     LoadVendor();
  206.     return HDF_SUCCESS;
  207. }

  209. // 驱动资源释放的接口
  210. static void RilAdapterRelease(struct HdfDeviceObject *device)
  211. {
  212.     if (device == NULL) {
  213.         return;
  214.     }
  215.     dlclose(g_dlHandle);
  216. }

  218. //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
  219. struct HdfDriverEntry g_rilAdapterDevEntry = {
  220.     .moduleVersion = 1,
  221.     .moduleName = "hril_hdf",
  222.     .Bind = RilAdapterBind,
  223.     .Init = RilAdapterInit,
  224.     .Release = RilAdapterRelease,
  225. };
  226. // 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。
  227. HDF_INIT(g_rilAdapterDevEntry);
复制代码

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：

  1. riladapter :: host {
  2.             hostName = "riladapter_host";
  3.             priority = 50;
  4.             riladapter_device :: device {
  5.                 device0 :: deviceNode {
  6.                     policy = 2;
  7.                     priority = 100;
  8.                     moduleName = "libhril_hdf.z.so";
  9.                     serviceName = "cellular_radio1";
  10.                 }
  11.             }
  12.         }
复制代码

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。

  1. bool TelRilManager::ConnectRilAdapterService()
  2. {
  3.     std::lock_guard<std::mutex> lock_l(mutex_);
  4.     rilAdapterRemoteObj_ = nullptr;
  5.     auto servMgr_ = OHOS::HDI::ServiceManager::V1_0::IServiceManager::Get();
  6.     if (servMgr_ == nullptr) {
  7.         TELEPHONY_LOGI("Get service manager error!");
  8.         return false;
  9.     }

  11.     //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
  12.     rilAdapterRemoteObj_ = servMgr_->GetService(RIL_ADAPTER_SERVICE_NAME.c_str());
  13.     if (rilAdapterRemoteObj_ == nullptr) {
  14.         TELEPHONY_LOGE("bind hdf error!");
  15.         return false;
  16.     }
  17.     if (death_ == nullptr) {
  18.         TELEPHONY_LOGE("create HdfDeathRecipient object failed!");
  19.         rilAdapterRemoteObj_ = nullptr;
  20.         return false;
  21.     }
  22.     if (!rilAdapterRemoteObj_->AddDeathRecipient(death_)) {
  23.         TELEPHONY_LOGE("AddDeathRecipient hdf failed!");
  24.         rilAdapterRemoteObj_ = nullptr;
  25.         return false;
  26.     }

  28.     int32_t ret = SetCellularRadioIndication();
  29.     if (ret != CORE_SERVICE_SUCCESS) {
  30.         TELEPHONY_LOGE("SetCellularRadioIndication error, ret:%{public}d", ret);
  31.         return false;
  32.     }
  33.     ret = SetCellularRadioResponse();
  34.     if (ret != CORE_SERVICE_SUCCESS) {
  35.         TELEPHONY_LOGE("SetCellularRadioResponse error, ret:%{public}d", ret);
  36.         return false;
  37.     }

  39.     return true;
  40. }
复制代码

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