OpenHarmony 3GPP协议开发深度剖析——一文读懂RIL 原创

发布于 2022-5-6 10:57
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本文转载自:https://harmonyos.51cto.com/posts/10608

 

OpenHarmony 3GPP协议开发深度剖析——一文读懂RIL-开源基础软件社区夏德旺

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
 

OpenHarmony 3GPP协议开发深度剖析——一文读懂RIL-开源基础软件社区

 

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:

 

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

 

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);

 

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";
                }
            }
        }

 

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;
}


 

OpenHarmony 3GPP协议开发深度剖析——一文读懂RIL-开源基础软件社区

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