Android GSM驅動模組（rild）詳細分析（一）基本架構及初始化

 

Android GSM驅動模組（rild）詳細分析（一）基本架構及初始化
熊貓哥哥 發表於IT168和Opendroid 轉載請註明

Android的RIL驅動模組， 在hardware/ril目錄下，一共分rild，libril.so以及librefrence_ril.so三個部分，另有一 radiooptions可供自動或手動調試使用。都依賴於include目錄中ril.h標頭檔。目前cupcake分支上帶的是gsm的支援，另有一 cdma分支，這裡分析的是gsm驅動。

GSM模組，由於Modem的曆史原因，AP一直是通過基於串口的AT命令與BB互動。包括到了目前的一些edge或3g模組，或像omap這類ap,bp整合的晶片，已經使用了USB或其他等高速匯流排通訊，但大多仍然使用類比串口機制來使用AT命令。這裡的RIL(Radio Interface Layer)層，主要也就是基於AT命令的操作，如發命令，response解析等。（gprs等傳輸會用到的MUX協議等在這裡並沒有包含，也暫不作介紹。）

以下是詳細分析，因為篇幅原因，會以連載形式發布出來(大概3篇)，本文主要涉及基本架構和初始化的內容：

首先介紹一下rild與libril.so以及librefrence_ril.so的關係：
1. rild：
僅實現一main函數作為整個ril層的進入點，負責完成初始化。
2. libril.so：
與 rild結合相當緊密，是其共用庫，編譯時間就已經建立了這一關係。組成部分為ril.cpp，ril_event.cpp。libril.so駐留在 rild這一守護進程中，主要完成同上層通訊的工作，接受ril請求並傳遞給librefrence_ril.so， 同時把來自librefrence_ril.so的反饋回傳給調用進程。

3. librefrence_ril.so：
rild通過手動的dlopen方式載入，結合稍微鬆散，這也是因為librefrence.so主要負責跟Modem硬體通訊的緣故。這樣做更方便替換或修改以適配更多的Modem種類。它轉換來自libril.so的請求為AT命令，同時監控Modem的反饋資訊，並傳遞迴libril.so。在初始化時， rild通過符號RIL_Init擷取一組函數指標並以此與之建立聯絡。

4. radiooptions：
radiooptiongs通過擷取啟動參數， 利用socket與rild通訊，可供調試時配置Modem參數。

接下來分析初始化流程：
主入口是rild.c中的main函數，主要完成三個任務：
1. 開啟libril.so中的event機制， 在RIL_startEventLoop中，是最核心的由多路I/O驅動的訊息迴圈。
2. 初始化librefrence_ril.so，也就是跟硬體或類比硬體modem通訊的部分（後面統一稱硬體）， 通過RIL_Init函數完成。
3. 通過RIL_Init擷取一組函數指標RIL_RadioFunctions， 並通過RIL_register完成註冊，並開啟接受上層命令的socket通道。

首先看第一個任務：
也就是RIL_startEventLoop函數。RIL_startEventLoop在ril.cpp中實現， 它的主要目的是通過pthread_create(&s_tid_dispatch, &attr, eventLoop, NULL)建立一個dispatch線程，進入點在eventLoop. 而eventLoop中，會調ril_event.cpp中的ril_event_loop（）函數，建立起訊息(event)隊列機制。

我們來仔細看看這一訊息佇列的機制，這些代碼都在ril_event.cpp中。
void ril_event_init();
void ril_event_set(struct ril_event * ev, int fd, bool persist, ril_event_cb func, void * param);

void ril_event_add(struct ril_event * ev);
void ril_timer_add(struct ril_event * ev, struct timeval * tv);
void ril_event_del(struct ril_event * ev);
void ril_event_loop();

struct ril_event {
    struct ril_event *next;
    struct ril_event *prev;

    int fd;
    int index;
    bool persist;
    struct timeval timeout;
    ril_event_cb func;
    void *param;
};
每個ril_event結構，與一個fd控制代碼綁定（可以是檔案，socket，管道等），並且帶一個func指標去執行指定的操作。
具體流程是： ril_event_init完成後，通過ril_event_set來配置一新ril_event，並通過ril_event_add排入佇列之中（實際通常用rilEventAddWakeup來添加），add會把隊列裡所有ril_event的fd，放入一個fd集合readFds中。這樣 ril_event_loop能通過一個多工I/O的機制（select）來等待這些fd， 如果任何一個fd有資料寫入，則進入分析流程processTimeouts()，processReadReadies(&rfds,
n)，firePending()。 後文會詳細分析這些流程。
另外我們可以看到， 在進入ril_event_loop之前， 已經掛入了一s_wakeupfd_event， 通過pipe的機制實現的， 這個event的目的是可以在一些情況下，能內部喚醒ril_event_loop的多工阻塞，比如一些帶timeout的命令timeout到期的時候。

至此第一個任務分析完畢，這樣便建立起了基於event隊列的訊息迴圈，稍後便可以接受上層發來的的請求了（上層請求的event對象建立，在第三個任務中）。

接下來看第二個任務：
這個任務的入口是RIL_Init, RIL_Init首先通過參數擷取硬體介面的裝置檔案或類比硬體介面的socket. 接下來便新開一個線程繼續初始化， 即mainLoop。

mainLoop的主要任務是建立起與硬體的通訊，然後通過read方法阻塞等待硬體的主動上報或響應。
在註冊一些基礎回調（timeout,readerclose）後，mainLoop首先開啟硬體裝置檔案，建立起與硬體的通訊，s_device_path和s_port是前面擷取的裝置路徑參數，將其開啟（兩者可以同時開啟並擁有各自的reader，這裡也很容易添加雙卡雙待等支援）。

接下來通過at_open函數建立起這一裝置檔案上的reader等待迴圈，這也是通過建立一個線程完成， ret = pthread_create(&s_tid_reader, &attr, readerLoop, &attr)，進入點readerLoop。

AT命令都是以\r\n或\n\r的分行符號來作為分隔字元的，所以readerLoop是 line驅動的，除非出錯，逾時等，否則會讀到一行完整的響應或主動上報，才會返回。這個迴圈跑起來以後，我們基本的AT響應機制已經建立了起來。它的具體分析，包括at_open中掛接的ATUnsolHandler, 我們都放到後面分析response的連載文章裡去。

有了響應的機制（當然，能與硬體通訊也已經可以發請求了），通過RIL_requestTimedCallback(initializeCallback, NULL, &TIMEVAL_0)，跑到initializeCallback中，執行一些Modem的初始化命令，主要都是AT命令的方式。發AT命令的流程，我們放到後面分析request的連載文章裡。這裡可以看到，主要是一些參數配置，以及網路狀態的檢查等。

至此第二個任務分析完畢，硬體已經可以訪問了。

最後是第三個任務：
第三個任務是由RIL_Init的傳回值開始的，這是一個RIL_RadioFunctions結構的指標。
typedef struct {
    int version;        /* set to RIL_VERSION */
    RIL_RequestFunc onRequest;
    RIL_RadioStateRequest onStateRequest;
    RIL_Supports supports;
    RIL_Cancel onCancel;
    RIL_GetVersion getVersion;
} RIL_RadioFunctions;
其中最重要的是onRequest域，上層來的請求都由這個函數進行映射後轉換成對應的AT命令發給硬體。
rild通過RIL_register註冊這一指標。
RIL_register中要完成的另外一個任務，就是開啟前面提到的跟上層通訊的socket介面（s_fdListen是主介面，s_fdDebug供調試時使用）。
然後將這兩個socket介面使用任務一中實現的機制進行註冊（僅列出s_fdListen）
ril_event_set (&s_listen_event, s_fdListen, false,
                listenCallback, NULL);
rilEventAddWakeup (&s_listen_event);
這樣將兩個socket加到任務一中建立起來多工I/O的檢查控制代碼集合中，一旦有上層來的（調試）請求，event機制便能響應處理了。
到這裡啟動流程已經分析完畢。