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Android telephony整体结构

發布時間：2023/12/20 Android 43 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 Android telephony整体结构小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

1.整體介紹

1.1 基礎概念

1、通信整體構成
首先從硬件層面上來說，手機的設計都是手機芯片+信號處理模塊，信號處理模塊可以處理modem(調制解調器)+RF(射頻)+UICC(通用集成電路卡，即電話卡) 。

2、AP和BP
其中Android系統、UI和應用程序運行在手機芯片上，我們稱之為AP端
手機視頻通訊控制運行在信號處理模塊上的芯片上，我們稱之為BP端
這么設計核心優勢主要是不管操作系統怎么變，通信模塊都是相同的。數據都不會出錯，增加穩定性

1.2 相關代碼

1、大部分源碼aosp都有，由于各個廠商定制的不同，在芯片廠商提供給手機廠商的原始代碼和aosp的路徑還是有部分差異和定制。以下代碼路徑以MTK方案舉例。MTK部分型號芯片也在vendor路徑下單獨提供了實現的代碼。但這不影響我們學習通信模塊。這部分表格中我就沒有列出來了。

層級路徑文件

Apps	/packages/apps/Dialer	Dialer.apk
	/packages/apps/Messaging	Messaging.apk
	/packages/apps/Contacts	Contacts.apk
Providers	/packages/providers/TelephonyProvider	TelephonyProvider.apk
	/packages/providers/ContactsProvider	ContactsProvider.apk
Service	/packages/services/Telecomm	Telecomm.apk
	/packages/services/Telephony	TeleService.apk
	/packages/services/Mms	MmsService.apk
	vendor/mediatek/proprietary/packages/services/Ims	ImsService.apk
Framework	frameworks/base/telecomm	framework.jar
	frameworks/base/telephony	framework.jar
	frameworks/opt/telephony	framework.jar
	frameworks/opt/net/ims	ims-common.jar
	vendor/mediatek/proprietary/frameworks/opt/telecomm	mediatek-telephony-common.jar
	vendor/mediatek/proprietary/frameworks/opt/telephony	mediatek-telephony-common.jar
	vendor/mediatek/proprietary/frameworks/opt/telephonybase	mediatek-telephony-base.jar
HAL	vendor/mediatek/proprietary//hardware/ril/fusion	librilfusion.so、libmtk-ril.so、mtkfusionrild.bin
	vendor/mediatek/proprietary/hardware/c2kril/fusion	libvia-ril.so
	vendor/mediatek/proprietary/hardware/gsm0710muxd	gsm0710muxd.bin
	vendor/mediatek/proprietary/external/ccci_mdinit_src	ccci_mdinit.bin
	vendor/mediatek/proprietary/external/ccci_fsd	ccci_fsd.bin
Drivers	kernel-4.9/drivers/misc/mediatek/eccci	kernel img

1.3 軟件結構

1、功能說明
由于BP的設計都是這樣，于是不管你是ios還是安卓或是塞班還是老人機，通信模塊提供給我們的功能就這么五個部分：UICC、ServiceState、DataConnect、Call、SMS

功能簡單介紹

UICC	SIM卡：存儲號碼、短信、PIN、PUK、駐網鑒權、STK工具包、2G、3G、4G
ServiceState	網絡服務：網絡制式、運營商名字、信號格數、時區、漫游、注冊情況
DataConnect	上網服務：2G/3G/4G/5G
Call	通話：撥號、接聽、掛斷、保持、恢復、多方通話
SMS	短信：普通短信、長短信

2、簡單的畫了一張Android通信模塊的架構圖，功能設計完全按照Android分層而來

?通信模塊架構圖

軟件架構圖中其他幾個功能點簡單介紹

功能簡單介紹

應用內	Dialer撥號、Contacts聯系人、Mms短信、settings設置、browser瀏覽器
TeleService	Telephony應用框架：數據連接、MMS業務邏輯、Call控制、RILD通信
Telecom	管理通話、和TeleService交互對應用層提供接口
通話	GSMCdmaPhone：2G、3G通話 ImsPhone：4G通話(Volte)
RILD	RILD是RILJ和Modem中間層：1、RILJ下發請求->RILD將Request轉換為Modem的AT指令發送2、Modem上報或者返回的消息->RILD處理傳給RILJ
Gsm0710muxd	1、Gsm0710muxd是AT指令通道進行復用的守護進程2、Gsm0710是開源多路復用協議，提高Modem和AP間AT指令的通信效率
CCCI_FSD	1、Modem不能直接操作文件系統、CCCI_FSD是AP提供給Modem文件守護進程2、通過FSDmodem就可以操作文件系統
CCCI_MDINIT	Modem狀態守護進程：啟動、停止、重啟、飛行模式、reset重置
ECCCI driver	驅動框架：復用不同modem驅動、減少中斷內存開支、AT指令轉換modem數據、網卡驅動、文件系統、Audio通話數據

2.RIL詳細介紹

2.1 phone進程

packages\services\Telephony
phone進程是各個功能詳細模塊framework開始的地方
1、自啟動

<application android:name="PhoneApp"android:persistent="true"

在elephony#AndroidManifest.xml中有persistent標記。有此標記AMS會持續保證進程(com.android.phone)存活，意外掛掉也會自動重啟。所以PhoneApp(telephony的Application)就是最初的代碼入口

public class PhoneApp extends Application {public void onCreate() {mPhoneGlobals = new PhoneGlobals(this);mPhoneGlobals.onCreate();mTelephonyGlobals = new TelephonyGlobals(this);mTelephonyGlobals.onCreate();

2、PhoneGlobals#onCreate
在PhoneGlobals的構造函數里，開始了Phone對象的創建(makeDefaultPhones).

public void onCreate() {PhoneFactory.makeDefaultPhones(this);} public static void makeDefaultPhone(Context context) {//有幾張卡創建幾個Phone對象sPhones = new Phone[numPhones];//創建RILJ對象sCommandsInterfaces = new RIL[numPhones];

2.2 RIL

名字介紹

RILJ	java層，運行在telephony的phone進程，它為上層提供訪問modem的入口和消息接收
RILD	HAL層，系統守護進程。RILJ和Modem中間層：1、RILJ下發請求->RILD將Request轉換為Modem的AT指令發送2、Modem上報或者返回的消息->RILD處理傳給RILJ

在Android8.0之前，RILJ和modem通信時通過socket連接發送AT指令來進行通信。現在的版本已經改用HIDL通信的方式。HIDL和AIDL很類似。可以簡單的理解為綁定底層的服務來作用到對應的功能上。

2.2.1 RILJ

基本代碼結構

public class RIL extends BaseCommands implements CommandsInterface public abstract class BaseCommands implements CommandsInterface public interface CommandsInterface

這里的RIL類就是我們口中的RILJ，采用依賴倒轉原則，定義功能。
<1>、 CommandsInterface接口中定義一些常量表示狀態，再抽象一些方法。
<2>、抽象類實現方法，觀察者模式 register、unregister注冊監聽。留空一些方法具體實現在RIL類中實現
<3>、RIL類則是具體的功能實現。
<4>、在BaseCommands中定義了大量RegistrantList和Registrant對象，這兩個對象是對handler消息的封裝，結合register注冊的監聽，就能把從RILD發送上來的消息傳遞給監聽的對象
<5>、RILJ消息的下發和接收都是通過HIDL拿到radio service，間接通過hidl service來操作和modem之間消息的上傳和下發。
獲得radio hidl service
RIL.java中RIL#getRadioProxy

public IRadio getRadioProxy(Message result) {...try {mRadioProxy = IRadio.getService(HIDL_SERVICE_NAME[mPhoneId == null ? 0 : mPhoneId],true); // mPhoneId sim卡id，一張卡一個serviceif (mRadioProxy != null) {mRadioProxy.linkToDeath(mRadioProxyDeathRecipient,mRadioProxyCookie.incrementAndGet());mRadioProxy.setResponseFunctions(mRadioResponse, mRadioIndication);} else {riljLoge("getRadioProxy: mRadioProxy == null");}...return mRadioProxy;}

下發

@Overridepublic void getIccCardStatus(Message result) {IRadio radioProxy = getRadioProxy(result);if (radioProxy != null) {// 封裝要發送的數據RILRequest rr = obtainRequest(RIL_REQUEST_GET_SIM_STATUS, result,mRILDefaultWorkSource);if (RILJ_LOGD) riljLog(rr.serialString() + "> " + requestToString(rr.mRequest));try {// 調用到HIDL 提供的radioserviceradioProxy.getIccCardStatus(rr.mSerial);} catch (RemoteException | RuntimeException e) {handleRadioProxyExceptionForRR(rr, "getIccCardStatus", e);}}}

上傳
在獲得hw aodio service的時候，setResponseFunctions(mRadioResponse, mRadioIndication)傳入了兩個對象，他們負責消息的接收和監聽。
這里隨便復制了一個狀態改變的回調：RadioIndication#radioStateChanged

public void radioStateChanged(int indicationType, int radioState) {mRil.processIndication(indicationType);CommandsInterface.RadioState newState = getRadioStateFromInt(radioState);if (RIL.RILJ_LOGD) {mRil.unsljLogMore(RIL_UNSOL_RESPONSE_RADIO_STATE_CHANGED, "radioStateChanged: " +newState);}mRil.setRadioState(newState);}

2.2.2 RILD

RILD程序架構圖清晰的表示了RILD的一個初始化過程。歸納為如下四點
1、ril.cpp來統管功能，具體實現在ril_event,reference_ril,atchanel,ril_service里
2、第一個流程：startEventLoop開啟loop循環
3、第二個流程：rilInit初始化，打開AT通道流程
4、第三個流程: 注冊回調函數，ril管理

2.2.2.1、loop循環簡要說明

第一個流程開啟loop循環后，按流程圖走到ril_event#ril_event_loop方法，這里和handler原理中loop循環類似，無限循環查找處理三個鏈表中的event，下面截取最后循環的代碼和鏈表結構體

static struct ril_event * watch_table[MAX_FD_EVENTS]; static struct ril_event timer_list; static struct ril_event pending_list;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; };void ril_event_loop() {for (;;) {// Check for timeoutsprocessTimeouts();// Check for read-readyprocessReadReadies(&rfds, n);// Fire awayfirePending();} }

2.2.2.2、打開AT通道簡要說明

打開AT通道，按代碼流程rilInit走到at_open時，主要執行了readerLoop，在readerLoop中，此時AT通道有消息就會被處理。分別由s_unsolHandler 處理主動上報的消息(比如有短消息)，processLine經過上層請求過后的需要回復到上層的消息，比如請求sim卡信息

static void *readerLoop(void *arg __unused) {for (;;) {line1 = strdup(line);line2 = readline();if (s_unsolHandler != NULL) {s_unsolHandler (line1, line2);}} else {processLine(line);} }

s_unsolHandler上報到RILJ

// ril.cpp void RIL_onUnsolicitedResponse(int unsolResponse, const void *data,size_t datalen) {ret = s_unsolResponses[unsolResponseIndex].responseFunction((int) soc_id, responseType, 0, RIL_E_SUCCESS, const_cast<void*>(data),datalen);static UnsolResponseInfo s_unsolResponses[] = { #include "ril_unsol_commands.h" };//ril_unsol_commands.h{RIL_UNSOL_RESPONSE_RADIO_STATE_CHANGED, radio::radioStateChangedInd, WAKE_PARTIAL},{RIL_UNSOL_RESPONSE_CALL_STATE_CHANGED, radio::callStateChangedInd, WAKE_PARTIAL},{RIL_UNSOL_RESPONSE_VOICE_NETWORK_STATE_CHANGED, radio::networkStateChangedInd, WAKE_PARTIAL},...// ril_service.cpp int radio::radioStateChangedInd(int slotId,Return<void> retStatus = radioService[slotId]->mRadioIndication->radioStateChanged(convertIntToRadioIndicationType(indicationType), radioState);radioService[slotId]->checkReturnStatus(retStatus);}return 0; }sp<RadioImpl> radioService[SIM_COUNT];struct RadioImpl : public V1_1::IRadio {int32_t mSlotId;sp<IRadioResponse> mRadioResponse;sp<IRadioIndication> mRadioIndication;

<1>處理先也是流程化傳遞，先是ril.cpp的RIL_onUnsolicitedResponse然后通過結構體傳遞到ril_unsol_commands.h里聲明的radio::radioStateChangedInd等方法
<2>radio::radioStateChangedInd等方法的具體實現在ril_service.cpp中
<3>ril_service在實現的時候，上報就交給了ril_service中RadioImpl結構體里的mRadioResponse和mRadioIndication。這兩個對象就是2.2.1、RILJ小結獲得hw radio service的時候傳進來的兩個對象。
<4>總結一下就是rild初始化打開AT通道后，從AT通道中讀到要上報的消息時，交給mRadioResponse和mRadioIndication來上報。RILJ拿到的hw radio service 就是ril_service
<5>RadioImpl 這個將在第三部分講，可以簡單理解它為ril_service的代理。
processLine上報
這種上報也有幾種類型

static void processLine(const char *line) {if (sp_response == NULL) {/* no command pending */ handleUnsolicited(line); // 1、主動上報} else if (isFinalResponseSuccess(line)) {sp_response->success = 1;handleFinalResponse(line); // 2、成功,標準響應} else if (isFinalResponseError(line)) {sp_response->success = 0;handleFinalResponse(line); // 3、失敗，標準響應} else if (s_smsPDU != NULL && 0 == strcmp(line, "> ")) {// See eg. TS 27.005 4.3// Commands like AT+CMGS have a "> " promptwriteCtrlZ(s_smsPDU); // 4、收到>符號，發送sms數據再繼續等待響應s_smsPDU = NULL;} else switch (s_type) { // 5、命令有具體的響應信息需要對應分析// case中省略了處理方法case NO_RESULT:case NUMERIC:case SINGLELINE:case MULTILINE:break;// 這里以handleFinalResponse舉例 static void handleFinalResponse(const char *line) {// 把消息返回RILJsp_response->finalResponse = strdup(line);//s_commandcond脫離阻塞狀態 pthread_cond_signal(&s_commandcond); }static int at_send_command_full_nolock (const char *command, ATCommandType type,const char *responsePrefix, const char *smspdu,long long timeoutMsec, ATResponse **pp_outResponse) {while (sp_response->finalResponse == NULL && s_readerClosed == 0) {if (timeoutMsec != 0) {err = pthread_cond_timedwait(&s_commandcond, &s_commandmutex, &ts);} else {err = pthread_cond_wait(&s_commandcond, &s_commandmutex);}if (pp_outResponse == NULL) {at_response_free(sp_response);} else {/* line reader stores intermediate responses in reverse order */reverseIntermediates(sp_response);*pp_outResponse = sp_response;}int at_send_command (const char *command, ATResponse **pp_outResponse) {err = at_send_command_full (command, NO_RESULT, NULL,NULL, 0, pp_outResponse); }//ril_service.cpp static void onRequest (int request, void *data, size_t datalen, RIL_Token t) {err = at_send_command_numeric("AT+CIMI", &p_response);

<1>processLine處理也有5種類型，流程上都類似。以handleFinalResponse普通流程舉例
<2>從handleFinalResponse線程鎖跟蹤到at_send_command_full_nolock，線程解鎖被再次喚醒過后把結果傳給了函數參數*pp_outResponse。
<3>再跟蹤at_send_command_full_nolock方法的調用流程，來自at_send_command 方法。而這個pp_outResponse就是這樣傳過來的。
<4>最后截取了ril_service.cpp中一次包含response的請求代碼片段
<5>所以AT請求下發也是ril_service.cpp中眾多方法間接調用at_send_command傳遞即可。

2.2.2.3、注冊回調函數，ril管理說明

RIL_register (const RIL_RadioFunctions *callbacks) {radio::registerService(&s_callbacks, s_commands); } //ril_service.cpp void radio::registerService(RIL_RadioFunctions *callbacks, CommandInfo *commands) {s_vendorFunctions = callbacks;s_commands = commands;for (int i = 0; i < simCount; i++) {radioService[i] = new RadioImpl; }

<1>注冊函數就簡單了，注冊時把callback傳進來還為每一張SIM卡創建了一個RadioImpl對象
<2>radioService這里就對RIL進行收發管理。

2.2.2.4、RILD小結

<1>RILJ層通過HIDL拿到reference-ril.c提供的radio service，通過service來下發和上傳回調
<2>ril.cpp通過三大流程調用，來實現rild的功能。
<3>radio service下發是調用atchannel.c中at_send_command來給modem發送at指令
<4>radio service上傳是通過set的兩個回調接口向RILJ傳遞信息。或者通過at_send_command傳遞的response回傳消息

三、寫在最后

對于Android通信模塊來說，主要學習的是流程跟蹤。從調用棧來講，不管是讀取SIM卡信息or狀態，還是上網、撥號、發短信。都是通過RIL層來轉發AT指令。通過對RIL的了解以達到了解整個通信模塊咋個工作的目的。如果要具體的去修改或者維護telephony模塊，還需要對具體功能的流程進行分析掌握，才能游刃有余。

read the fucking source code!

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Android telephony整体结构的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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