Android电话系统

首先抛开Android的一切概念来研究一下电话系统的最基本的描述。我们的手机首先用来打电话的，随后是需要一个电话本，随后是PIM，随后是网络应用，随后是云计算，随后是想我们的手机无所不能，替代PC。但是作为一个电话的基本功能如下：

0)拨叫电话,接听电话，挂断电话,发送短信，网络连接,PIM管理

1)由于电话运营商为我们提供了呼叫等待，电话会议等补充业务，所以我们的手机需要管理多路通话，如何管理?

2)来电时，我们要播出来电铃声，接通时我们需要切换语音通道，这个又跟多媒体系统打上了交道，例如有耳机插上了，有蓝牙耳机连上了，系统该做如何的管理和切换？

3）上网的网络通路建立（例如GSM GPRS），如何PPP连接并连接到LinuxSocket通道上的？系统如何管理数据连接？

4）AP跟Modem通讯时通过AT指令的，如何将AT指令变成一个个具体的操作函数，如何管理Modem发给我们的回应，AT命令通道，数据通道如何管理？

5）sim卡的电话本如何管理？

上面的关于手机的基本问题，Android电话系统设计者必须要解答的问题。该设计如何的管理框架，提出什么概念来表达？所以要分析Android的电话部分，还是需要理解电话实现的背景知识，通讯协议，大体框架。

我们回到电话系统基本构成上，先从整体上去把握一下电话模块的大体框架，先从空中俯瞰。我给出的图是一般的智能手机的框架图，该框架基本能够概括所有手机电话模块的构成，当然也包括Android的电话系统构成。

智能机架构一般是应用处理器+Modem。应用处理器与Modem的连接使用串口或者USB。在一个硬件串口通路上实现为了要同时实现数据传输并同时实现控制Modem,就需要实现多路复用协议（GSM TS07.10），在底层我们在多路复用的基础上虚拟了两个串口，一个用于CMD通道，一个用于DATA通道。电话的所有控制通路都是在这连个通道上。

RIL,Radio Interface Layer。本层为一个协议转换层，手机框架需要适应多类型的Modem接入到系统中，而对于不同的Modem有不同的特性，AT指令的格式或者回应有所不同，但是这种特性在设计应用时不可能完全考虑和兼容。所以设计者在设计电话系统时，建立了一个虚拟电话系统，为该虚拟电话系统规定了标准的功能，上层的电话管理都是建立在这些标准的功能基础之上。而RIL则是将虚拟电话系统的标准功能转换成实际的所使用的Modem的AT指令。

Android设计者将电话系统设计成了三部分。

Andoird的Phone Service其实是PhoneApp。GSMPhone（CDMAPhone)是Phone Service核心的对象，他包含了如下的相关对象。

我们的分析任务就是要把这些对象的相互关系，及其对象间数据传递关系弄清楚。首先我们给出以下的Android电话系统的框架，以便对Android电话系统有个概要的认识，然后从数据流的角度，以及对象的引用关系来分析系统。下面是android电话系统整体框架图。

Rild是Init进程启动的一个本地服务，这个本地服务并没有使用Binder之类的通讯手段，而是采用了socket通讯这种方式。RIL(Radio Interface Layer)

Android给出了一个ril实现框架。由于Android开发者使用的Modem是不一样的，各种指令格式，初始化序列都可能不一样，GSM和CDMA就差别更大了，所以为了消除这些差别，Android设计者将ril做了一个抽象，使用一个虚拟电话的概念。这个虚拟电话对象就是GSMPhone（CDMAPhone),Phon对象所提供的功能协议，以及要求下层的支撑环境都有一个统一的描述，这个底层描述的实现就是靠RIL来完成适配。

Andoid将RIL层分为两个代码空间：RILD管理框架，AT相关的xxxril.so动态链接库。将ＲＩＬ独立成一个动态链接库的好处就是Ａｎｄｒｏｉｄ系统适应不同的Ｍｏｄｅｍ，不同的Mode可以有一个独立的Ril与之对应。从这个层面上看，Rild更多是一个管理框架。

而ril是具体的AT指令合成者和应答解析者。从最基本的功能来讲，ril建立了一个侦听Socket，等待客户端的连接，然后从该连接上读取RIL-Java成传递来的命令并转化成AT指令发送到Modem。并等待Modem的回应，然后将结果通过套接口传回到Ril-Java层。下图是Ril-D的基本框架：

下面的数据流传递描述图表描述了RIL-JAVA层发出一个电话指令的5 步曲。

在AT通讯的过程中有两类响应：一种是请求后给出应答，一种是通知类，即为不请自来的，例如短信通知达到，我们称该类通知为URC。在Rild中URC和一般的Response是分开处理的，概念上URC由[email protected]处理，而Response由handleFinalResponse来处理。

Event Loop

Rild管理的真正精髓在ril.cpp,ril_event.cpp中，在研究的过程中，可以看到设计者在抽象上所下的功夫，设计得很优美。Event Loop的基本工作就是等待在事件端口（串口，Socket），一旦有数据到达就根据登记的Event回调函数进行处理。现在来看Ril设计者是如何建立一套管理框架来完成这些工作的？

1.1 Event对象

Event对象构成：（fd,index,persist,func,param）

fd	事件相关设备句柄。例如对于串口数据事件，fd就是相关串口的设备句柄
index
persist	如果是保持的，则不从watch_list中删除。
func	回调事件处理函数
param	回调时参数

为了统一管理事件，Android使用了三个队列：watch_list,timer_list,pending_list,并使用了一个设备句柄池readFDS。

readFDS：是Linux的fd_set，readFDS保存了Rild中所有的设备文件句柄，以便利用select函数统一的完成事件的侦听。

watch_list：监测时间队列。需要检测的事件都放入到该队列中。

timer_list：timer队列

pending_list:待处理事件队列，事件已经触发，需要所回调处理的事件。

事件队列队列的操作：ril_event_add,ril_event_del, ril_timer_add

在添加操作中，有两个动作：

(1) 加入到watch_list

(2) 将句柄加入到readFDS事件句柄池。

1.2 ril_event_loop()

我们知道对于Linux设备来讲，我们可以使用select函数等待在FDS上,只要FDS中记录的设备有数据到来，select就会设置相应的标志位并返回。readFDS记录了所有的事件相关设备句柄。readFDS中句柄是在在AddEvent加入的。所有的事件侦听都是建立在linux的select readFDS基础上。

ril_event_loop 利用select等待在readFDS（fd_set）上，当select设备有数据时，ril_event_loop会从select返回，在watch_list中相应的Event放置到pend_list，如果Event是持久性的则不从watch_list中删除。然后ril_event_loop遍历pengding_list处理Event事件，发起事件回调函数。

1.3 几个重要的Event

上面分析了ril-d的框架，在该框架上跑的事件有什么

（1）s_listen_event- （s_fdListen,listenCallback）

listenCallback处理函数，

接收客户端连接：s_fdCommand=accepte(..)

添加s_commands_event()

重新建立s_listen_event，等待下一次连接

（2） s_command_event(s_fdCommand,ProcessCommandsCallback)

从fdCommand Socket连接中读取StreamRecord

使用ProcessCommandBufer处理数据

s_listen_event在大的功能上处理客户端连接（Ril-JAVA层发起的connect）,并建立s_commands_event去处理Socket连接发来的Ril命令。ProcessCommandBufer实际上包含了Ril指令的下行过程。

1.4 下行命令翻译及其组织@ProcessCommandBuffer

RIL_JAVA传递的命令格式：Parcel ，由命令号，令牌，内容组成。RIL_JAVA到达RIL_C时转为构建本地RequestInfo，并将被翻译成具体的AT指令。由于每条AT命令的参数是不同的，所以对不同的AT指令，有不同的转换函数，在此Android设计在这里做了一个抽象，做了一个分发框架，通过命令号，利用sCommand数组，获得该命令的处理函数。

sComand[]={

<...>

}

sComand 存在于Ril_command.h中。

&sComand[]=

{RIL_REQUEST_GET_IMEI, dispatchVoid, responseString},

{RIL_REQUEST_DIAL, dispatchDial, responseVoid},

{….}

dispatchXxx函数一般都放在在Reference-ril.c中，Reference-ril.c这个就是我们需要根据不同的Modem来修改的文件。

1.5 send_at_command框架

send_at_command是同步的，命令发送后，send_at_command将等待在s_commandcond，直到有sp_response->finalResponse。

read [email protected]

Read loop是解决的问题是：解析从Modem发过来的回应。如果遇到URC则通过handleUnsolicited上报的RIL_JAVA。如果是命令的应答，则通过handleFinalResponse通知send_at_command有应答结果。

对于URC，Rild同样使用一个抽象数组@Ril.CPP.

static UnsolResponseInfo s_unsolResponses[] = {

#include "ril_unsol_commands.h"

};

并利用RIL_onUnsolicitedResponse将URC向上层发送。

Ril-d的整体数据流及其控制流示意图

1.1 Event对象

1.2 ril_event_loop()

1.3 几个重要的Event

1.4 下行命令翻译及其组织@ProcessCommandBuffer

1.5 send_at_command框架

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