multiplexer protocol研究笔记
multiplexer protocol研究筆記
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作者聯(lián)系方式：Li XianJing <xianjimli at hotmail dot com>
更新時(shí)間：2006-12-19
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multiplexer protocol是GSM中比較重要的協(xié)議，在GSM 07.10中對該協(xié)議做了詳細(xì)的描述。說它重要是因?yàn)樗倾暯邮謾C(jī)(TE)和模組(MS)之間的紐帶，TE和MS通信，一般是通過一個(gè)串口進(jìn)行，問題在于串口只有一個(gè)，而通信的數(shù)據(jù)類型卻有很多種。比如AT Command、voice、 fax、 data、 SMS、CBS、 phonebook、電量狀態(tài)、GPRS和USSD 等等。如果傳輸時(shí)一個(gè)一個(gè)來，每種類型的數(shù)據(jù)都以獨(dú)占的方式傳輸(比如在使用GPRS上網(wǎng)時(shí)，就不能接收/發(fā)送短信)，雖然技術(shù)上可行，但是對用戶來說不太友好。
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multiplexer protocol就是用來解決這個(gè)問題的：讓不同類型的數(shù)據(jù)在一個(gè)串口上傳輸，而不至于發(fā)生紊亂。想想我們的網(wǎng)卡，通常也只有一個(gè)，但可以用它來傳輸任何數(shù)據(jù)類型，可以用HTTP協(xié)議瀏覽網(wǎng)頁，用FTP協(xié)議下載/上傳文件，用即時(shí)通信協(xié)議聊天，這些事情同時(shí)進(jìn)行，而不會(huì)發(fā)生任何干擾，這一切都是由TCP/IP這一系列的協(xié)議來保證的。
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multiplexer protocol采用的方法是把一個(gè)串口模擬成多個(gè)串口，對上層應(yīng)用程序來說，每一個(gè)虛擬的串口和普通串口幾乎沒有差別，只是每個(gè)虛擬串口都只能傳輸特定類型的數(shù)據(jù)。下面moto的定義：
| VOICE_CALL | "/dev/mux0" |
| SMS_MO | "/dev/mux1" |
| SMS_MT | "/dev/mux2" |
| PHONEBOOK | "/dev/mux3" |
| MISC | "/dev/mux4" |
| CSD | "/dev/mux5" |
| GPRS1 | "/dev/mux6" |
| GPRS2 | "/dev/mux7" |
| CSD | "/dev/mux8" |
| GPRS1 | "/dev/mux9" |
| GPRS2 | "/dev/mux10" |
| LOGGER_CMD | "/dev/mux11" |
| LOGGER_DATA | "/dev/mux12" |
| TEST_CMD | "/dev/mux13" |
| AGPS | "/dev/mux14" |
| NET_MONITOR | "/dev/mux15" |
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多個(gè)虛擬串口上的數(shù)據(jù)最終要在一個(gè)串口上傳輸，所以需要用一個(gè)標(biāo)識(shí)來區(qū)分它們，這就是Data Link Connection Identifier (DLCI)。其中DLC0比較特殊，它用于在MS和TE之間傳遞管理和控制數(shù)據(jù)包。比如建立其它DLCI、參數(shù)協(xié)商和退出multiplexer狀態(tài)等等。
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multiplexer protocol的協(xié)議棧如下：
l?????????最上層是應(yīng)用層，應(yīng)用層協(xié)議與具體應(yīng)用有關(guān)，比如傳遞AT Command、Voice和GPRS數(shù)據(jù)，不同應(yīng)用的協(xié)議是不一樣的。
l?????????最下層是物理層，即串口協(xié)議，描述了諸如起始位，校驗(yàn)方式和速率等等。
l?????????Multiplexer Layers: 傳遞字節(jié)流數(shù)據(jù)。
l?????????Convergence Layers: 傳遞結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。
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具體如下圖所示：
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multiplexer protocol有三種工作模式：基本模式、不帶錯(cuò)誤恢復(fù)的高級模式和帶錯(cuò)誤恢復(fù)的高級模式。
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multiplexer protocol定義了下面這些類型服務(wù)：
l?????????Start up services 進(jìn)入multiplexer模式。
l?????????DLC establishment services 建立DLC連接，每個(gè)連接對應(yīng)一個(gè)虛擬串口。
l?????????Data services 傳輸數(shù)據(jù)。
l?????????Power Control services 電源管理，進(jìn)入睡眠和喚醒。
l?????????DLC Release services 斷開DLC連接。
l?????????Close down services退出multiplexer模式。
l?????????Control Services 控制服務(wù)，主要用于設(shè)置一些參數(shù)，比如超時(shí)時(shí)間，重傳次數(shù)和速率等等。
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基本協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）格式如下：
| Flag | Address | Control | Length Indicator | Information | FCS | Flag |
| 1?octet | 1?octet | 1 octet | 1or2 octets | Unspecified length but integral number of octets | 1?octet | 1?octet |
前后的flag用來標(biāo)識(shí)幀的起始和結(jié)束。
Address主要是DLCI，同時(shí)還一個(gè)c/r用來標(biāo)識(shí)是命令還是命令的回應(yīng)。
Length是數(shù)據(jù)的長度。
Information是實(shí)際傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
FCS是校驗(yàn)和，不同類型的幀的FCS計(jì)算方法不一樣。
control是用來描述數(shù)據(jù)包類型的。其描述如下：
| Frame Type | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | Notes |
| SABM (Set Asynchronous Balanced Mode) | 1 | 1 | 1 | 1 | P/F | 1 | 0 | 0 | ? |
| UA (Unnumbered Acknowledgement) | 1 | 1 | 0 | 0 | P/F | 1 | 1 | 0 | ? |
| DM (Disconnected Mode) | 1 | 1 | 1 | 1 | P/F | 0 | 0 | 0 | ? |
| DISC (Disconnect) | 1 | 1 | 0 | 0 | P/F | 0 | 1 | 0 | ? |
| UIH (Unnumbered Information with Header check) | 1 | 1 | 1 | 1 | P/F | 1 | 1 | 1 | ? |
| UI (Unnumbered Information) | 1 | 1 | 0 | 0 | P/F | 0 | 0 | 0 | Optional |
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上述的PDU(short address/short length)在程序中表示如下：
| typedef?struct{ ??__u8?ea:1; ??__u8?cr:1; ??__u8?d:1; ??__u8?server_chn:5; }?__attribute__((packed)) address_field; ? typedef?struct{ ??__u8??ea:1; ??__u8??len:7; }?__attribute__((packed)) short_length; ? typedef?struct{ ??address_field?addr; ??__u8?control; ??short_length?length; }?__attribute__((packed)) short_frame_head; ? typedef?struct{ ??short_frame_head?h; ??__u8?data[0]; }?__attribute__((packed)) short_frame; ? |
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在linux下虛擬串口，主要是實(shí)現(xiàn)一個(gè)tty_driver，和其它驅(qū)動(dòng)程序一樣，要實(shí)現(xiàn)諸如打開、關(guān)閉、讀、寫、控制等函數(shù)。下面我們看看數(shù)據(jù)的發(fā)送過程，也就是write函數(shù)的實(shí)現(xiàn)。
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| 函數(shù)原型： static?int?mux_write(struct?tty_struct *?tty,?int?from_user, ???????????const?unsigned?char?*buf,?int?count) ? 檢查狀態(tài)： ??dlci = tty2dlci[line]; ??if( ts0710->dlci[0].state?== FLOW_STOPPED ){ ????TS0710_DEBUG("Flow stopped on all channels, returning zero /dev/mux%d/n", line); ????return?0; ??}?else?if( ts0710->dlci[dlci].state?== FLOW_STOPPED ){ ????TS0710_DEBUG("Flow stopped, returning zero /dev/mux%d/n", line); ????return?0; ??}?else?if( ts0710->dlci[dlci].state?== CONNECTED ){ ? 準(zhǔn)備數(shù)據(jù)包： ????send_info->frame?= d_buf; ????queue_uih(send_info, c + 1, ts0710, dlci); ? 發(fā)送數(shù)據(jù)包： ?????????mux_sched_send ? static?void?queue_uih(mux_send_struct *send_info, __u16?len, ts0710_con *ts0710, __u8 dlci) { ??__u32?size; ? ???長數(shù)據(jù)包： ??if?(len?> SHORT_PAYLOAD_SIZE) { ????long_frame *l_pkt; ? ????size?=?sizeof(long_frame) +?len?+ FCS_SIZE; ????l_pkt?= (long_frame *) (send_info->frame?-?sizeof(long_frame)); ????set_uih_hdr((void*)l_pkt, dlci,?len, ts0710->initiator); ????l_pkt->data[len] = crc_calc((__u8*)?l_pkt, LONG_CRC_CHECK); ????send_info->frame?= ( (__u8*)l_pkt?) - 1; ??}?else?{ ???短數(shù)據(jù)包： ????short_frame *s_pkt; ? ????size?=?sizeof(short_frame) +?len?+ FCS_SIZE; ????s_pkt?= (short_frame *) (send_info->frame?-?sizeof(short_frame)); ????set_uih_hdr((void?*)s_pkt, dlci,?len, ts0710->initiator); ????s_pkt->data[len] = crc_calc((__u8*)?s_pkt, SHORT_CRC_CHECK); ????send_info->frame?= ( (__u8*)s_pkt?) - 1; ??} ??send_info->length?=?size; } ? static?void?set_uih_hdr(short_frame *uih_pkt, __u8 dlci, __u32?len, __u8 cr) { ??uih_pkt->h.addr.ea = 1; ??uih_pkt->h.addr.cr = cr; ??uih_pkt->h.addr.d = dlci & 0x1; ??uih_pkt->h.addr.server_chn = dlci >> 1; ??uih_pkt->h.control = CLR_PF(UIH);?/*奇怪：為什么不是SET_PF?*/ ? ??if?(len?> SHORT_PAYLOAD_SIZE) { ????SET_LONG_LENGTH( ((long_frame*) uih_pkt)->h.length,?len?); ??}?else?{ ????uih_pkt->h.length.ea = 1; ????uih_pkt->h.length.len?=?len; ??} } |
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Multiplexer是一個(gè)對稱的協(xié)議，也就是說協(xié)議連接的雙方是對等的，誰都可以發(fā)起請求，設(shè)置控制參數(shù)，或者斷開連接(不過要注意應(yīng)用層協(xié)議是非對等的)。
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在GSM協(xié)議方面我完全是外行，花了兩天時(shí)間，Multiplexer協(xié)議的基本原理差不多清楚了，但仍然有些細(xì)節(jié)不太明白，以后用的時(shí)候再說吧。歡迎大家和我交流。
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注：
以上引用的代碼源于Motorola的Multiplexer實(shí)現(xiàn)，版權(quán)歸Motorola所有。
以上引用的數(shù)據(jù)源于GSM 07.10 version 7.1.0 Release 1998
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總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的multiplexer protocol研究笔记的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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