Android RIL 原生代码(c/c++) 和 java代码部分分析

第一部分, c/c++代码

Android系统源代码目录里面： hardware/ril 目录包含了所有有关于telephony的底层代码.

1.目录架构(20101215的git版本):

1. ril
   
2. |-- CleanSpec.mk
   
3. |-- include
   
4. |   `-- telephony
   
5. |       |-- ril_cdma_sms.h
   
6. |       `-- ril.h
   
7. |-- libril
   
8. |   |-- Android.mk
   
9. |   |-- MODULE_LICENSE_APACHE2
   
10. |   |-- NOTICE
    
11. |   |-- ril_commands.h
    
12. |   |-- ril.cpp
    
13. |   |-- ril_event.cpp
    
14. |   |-- ril_event.h
    
15. |   `-- ril_unsol_commands.h
    
16. |-- reference-cdma-sms
    
17. |   |-- Android.mk
    
18. |   |-- reference-cdma-sms.c
    
19. |   `-- reference-cdma-sms.h
    
20. |-- reference-ril
    
21. |   |-- Android.mk
    
22. |   |-- atchannel.c
    
23. |   |-- atchannel.h
    
24. |   |-- at_tok.c
    
25. |   |-- at_tok.h
    
26. |   |-- misc.c
    
27. |   |-- misc.h
    
28. |   |-- MODULE_LICENSE_APACHE2
    
29. |   |-- NOTICE
    
30. |   `-- reference-ril.c
    
31. `-- rild
    
32.     |-- Android.mk
    
33.     |-- MODULE_LICENSE_APACHE2
    
34.     |-- NOTICE
    
35.     |-- radiooptions.c
    
36.     `-- rild.c
    
37. 
    
38. 6 directories, 29 files

复制代码

其中include/telephony目录下面的ril.h文件，定义了104个如下的宏:
RIL_REQUEST_XXXX,
这些宏代表客户进程向Android telephony发送的命令，包括SIM卡相关的功能，打电话，发短信，网络信号查询等等。

2.目录hardware/ril/libril
本目录下代码负责与客户进程进行交互。在接收客户进程命令后，调用相应函数进行处理，然后将命令响应结果传回客户进程。在收到来自网络端的事件后，也传给客户进程。

• 文件ril_commands.h：列出了telephony可以接收的命令；每个命令对应的处理函数；以及命令响应的处理函数。
• 文件ril_unsol_commands.h：列出了telephony可以接收的事件类型；对每个事件的处理函数；以及WAKEType???
• 文件ril_event.h/cpp：处理与事件源(端口，modem等）相关的功能。ril_event_loop监视所有注册的事件源，当某事件源有数据到来时，相应事件源的回调函数被触发(firePending-> ev->func())
• 文件ril.cpp：
  

        RIL_register函数：打开监听端口，接收来自客户进程的命令请求 （s_fdListen =android_get_control_socket(SOCKET_NAME_RIL);），当与某客户进程连接建立时，调用 listenCallback函数；创建一单独线程监视并处理所有事件源（通过ril_event_loop)

        listenCallback函数：当与客户进程连接建立时，此函数被调用。此函数接着调用processCommandsCallback处理来自客户进程的命令请求

          processCommandsCallback函数：具体处理来自客户进程的命令请求。对每一个命令，ril_commands.h中都规定了对应的命令处理函数（dispatchXXX），processCommandsCallback会调用这个命令处理函数进行处理。

         dispatch系列函数：此函数接收来自客户进程的命令己相应参数，并调用onRequest进行处理。

         RIL_onUnsolicitedResponse函数：将来自网络端的事件封装（通过调用respon***XX）后传给客户进程。

        RIL_onRequestComplete函数：将命令的最终响应结构封装（通过调用respon***XX）后传给客户进程。

         response系列函数：对每一个命令，都规定了一个对应的response函 数来处理命令的最终响应；对每一个网络端的事件，也规定了一个对应的response函数来处理此事件。response函数可被 onUnsolicitedResponse或者onRequestComplete调用。

3. 目录hardware/ril/reference-ril分析:
   本目录下代码主要负责与modem进行交互。

• 文件reference-ril.c：此文件核心是两个函数：onRequest和onUnsolicited
  

       onRequest 函数：在这个函数里，对每一个 RIL_REQUEST_XXX请求，都转化成相应的ATcommand，发送给modem，然后睡眠等待。当收到此ATcommand的最终响应后，线 程被唤醒，将响应传给客户进程（RIL_onRequestComplete-> sendResponse）。

       onUnsolicited函数：这个函数处理modem从网络端收到的各种事件，如网络信号变化，拨入的电话，收到短信等。然后将时间传给客户进程（RIL_onUnsolicitedResponse -> sendResponse）

• 文件atchannel.c：负责向modem读写数据。其中，写数据(主要是ATcommand)功能运行在主线程中，读数据功能运行在一个单独的读线程中。
  

       at_send_command_full_nolock函数：运行在主线程里面。将一个ATcommand命令写入modem后进入睡眠状态（使用pthread_cond_wait或类似函数），直到modem读线程将其唤醒。唤醒后此函数获得了ATcommand的最终响应并返回。

        readerLoop函数: 运行在一个单独的读线程里面，负责从modem中读取数据。读到的数据可分为三种类型：网络端传入的事件；modem对当前ATcommand的部分响 应；modem对当前AT command的全部响应。对第三种类型的数据（ATcommand的全部响应），读线程唤醒（pthread_cond_signal）睡眠状态的主线 程。



第二部分, Java代码
Android中，telephony相关的java代码主要在下列目录中：

1. frameworks/base/telephony/java/android/telephony
   
2. frameworks/base/telephony/java/com/android/internal/telephony
   
3. frameworks/base/services/java/com/android/server
   
4. packages/apps/Phone

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其中，目录telephony/java/android/telephony中的代码提供Androidtelephony的公开接口，任何具有权限的第三方应用都可使用，如接口类TelephonyManager。
目录telephony/java/com/android/internal/telephony和services/java/com/android/server中的代码提供一系列内部接口，目前第三方应用还不能使用。当前似乎只有packages/apps/Phone能够使用
目录packages/apps/Phone是一个特殊应用，或者理解为一个平台内部进程。其他应用通过intent方式调用这个进程的服务。

TelephonyManager(telephony/java/android/telephony/TelephonyManager.java)主要使用两个服务来访问telephony功能：
    1. ITelephony， 提供与telephony进行操作，交互的接口，在packages/apps/Phone中由PhoneInterfaceManager.java实现。
   2. ITelephonyRegistry,提供登记telephony事件的接口。由frameworks/base/services/java/com/android/server/TelephonyRegistry.java实现。

interface CommandsInterface 描述了对电话的所有操作接口，如命令， 查询状态，以及电话事件监听等。
classBaseCommands是CommandsInterface的直接派生类，实现了电话事件的处理(发送message给对应的handler)。
classRIL又派生自BaseCommands。 RIL负责实际实现CommandsInterface中的接口方法。RIL通过Socket和rild守护进程进行通讯。对于每一个命令接口方法，如 acceptCall，或者状态查询，将它转换成对应的RIL_REQUEST_XXX，发送给rild。线程RILReceiver监听socket, 当有数据上报时，读取该数据并处理。读取的数据有两种，
1. 电话事件，RIL_UNSOL_xxx, RIL读取相应数据后，发送message给对应的handler（详见函数processUnsolicited）
2. 命令的异步响应。(详见函数processSolicited)

interface Phone描述了对电话的所有操作接口。 PhoneBase直接从Phone派生而来。而另外两个类，CDMAPhone和GSMPhone，又从PhoneBase派生而来，分别代表对CDMA和GSM的操作。
PhoneProxy也从Phone直接派生而来。当当前不需要区分具体是CDMA Phone还是GSMPhone时，可使用PhoneProxy。

抽象类Call代表一个call，有两个派生类CdmaCall和GsmCall。

interface PhoneNotifier定义电话事件的通知方法
DefaultPhoneNotifier从PhoneNotifier派生而来。在其方法实现中，通过调用serviceITelephonyRegistry来发布电话事件。
serviceITelephonyRegistey由frameworks/base/services/java/com/android/server/TelephonyRegistry.java实现。这个类通过广播intent，从而触发对应的broadcastreceiver。

在PhoneApp创建时，

1.   sPhoneNotifier = newDefaultPhoneNotifier();
   
2.    ...
   
3.    sCommandsInterface = newRIL(context, networkMode, cdmaSubscription);

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然后根据当前phone是cdma还是gsm,创建对应的phone，如

1.    sProxyPhone = newPhoneProxy(new GSMPhone(context,
   
2.                                                       sCommandsInterface, sPhoneNotifier));

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下面我们来研究一个电话打出去的流程。
1. TwelveKeyDialer.java, onKeyUp()
2. TwelveKeyDialer.java, placeCall()
3. OutgoingCallBroadcaster.java, onCreate()
   sendOrderedBroadcast(broadcastIntent, PERMISSION,
               new OutgoingCallReceiver(), null, Activity.RESULT_OK, number,null);
4. OutgoingCallBroadcaster.java, OutgoingCallReceiver
    doReceive-> context.startActivity(newIntent);
5. InCallScreen.java, onCreate/onNewIntent
6. InCallScreen.java, placeCall
7. PhoneUtils.java, placeCall
8. GSMPhone.java, dial
9. GsmCallTracker.java, dial
10. RIL.java, dial
     RILRequest rr = RILRequest.obtain(RIL_REQUEST_DIAL, result);
     ...
     send(rr);

下面来研究一个incoming call的流程：
1. 创建GsmPhone时，mCT = new GsmCallTracker(this);
2. 创建GsmCallTracker时:
   cm.registerForCallStateChanged(this, EVENT_CALL_STATE_CHANGE,null);-->   
   mCallStateRegistrants.add(r);
3. RIL中的RILReceiver线程首先读取从rild中传来的数据：processResponse-> processUnsolicited
4. 对应于incoming call,RIL收到RIL_UNSOL_RESPONSE_CALL_STATE_CHANGED消息，触发mCallStateRegistrants中的所有记录。
5.GsmCallTracker处理EVENT_CALL_STATE_CHANGE，调用pollCallsWhenSafe
6. 函数pllCallsWhenSafe 处理：
    lastRelevantPoll = obtainMessage(EVENT_POLL_CALLS_RESULT);
    cm.getCurrentCalls(lastRelevantPoll);
7. RIL::getCurrentCalls
    RILRequestrr = RILRequest.obtain(RIL_REQUEST_GET_CURRENT_CALLS,result);
    ...
   send(rr);
8.接着RIL调用processSolicited处理RIL_REQUEST_GET_CURRENT_CALLS的返回结果
9.GsmCallTracker的handleMessage被触发，处理事件EVENT_POLL_CALLS_RESULT,调用函数  
   handlePollCalls
10. handlPollCalls 调用
   phone.notifyNewRingingConnection(newRinging);

11. PhoneApp中创建CallNotifier
12. CallNotifier注册：
   registerForNewRingingConnection ->mNewRingingConnectionRegistrants.addUnique(h, what, obj);





当我们开始编写Android的电话应用程序的时候，如果需要进行电话拨号，可以进行如下调用：
ITelephony tpCallModule = (ITelephony)ITelephony.Stub.asInterface(ServiceManager.getService("phon"));
tpCallModule.dial("13800138000");
而对于短信的应用，我们需要调用的则是SmsManager：
SmsManager SMS = SmsManager.getDefault();
SMS.sendTextMessage("13420926323",null,"this is a test sms",null,null);
到底Android是如何跟底层GSM模块通讯的呢？我一开始就猜测是不是跟WM那样采用RIL的架构来实现，查看了google的官方文档，证实了我的 猜测是正确的，Android里面的确采用了RIL架构跟底层GSM模块通讯，先看看RIL在Android里的位置吧。


Android的RIL在这里被做成一个叫做rild的库，通过一个系统环境变量ro.radio.noril是否为空来决定要不要把RIL的代码编译进 内核，这点跟CE的编译方式是一样的，如果设置了该变量，将会有个"SimulateCommand"的玩意编译进内核，它可以在没有实际GSM硬件的情 况下模拟部分实际硬件的指令，然后让RIL驱动提供给上层应用，如果没有设置该系统环境变量就会采用RIL。
通过研究RIL的代码可以看到，Android的rild库是介于HAL接口与baseband modem之间，它同样提供了语音、数据、短信、SIM卡管理以及STK应用的功能，实现思路跟微软的RIL有异曲同工之妙，也是把标准的 GSM27.007中常用的如dial这些做主动请求的操作称之为request，一共75个；另外一类GSM模块主动上报的例如信号强度、基站信息等， 称之为unsolicited response，一共17个；开发模式也是跟微软RIL开发差不多，需要针对不同的GSM模块进行不同的GSM驱动开发，公用的部分google给你做 好了，特定的部分需要你自己去定制，这样做可以大大地提高开发效率。
RIL跟上层通讯主要采用两种方式，一种是通过Socket发送与接收消息的方式来实现，这个Socket在ril.cpp里面可以找到它的创建代码：
s_fdListen = android_get_control_socket(SOCKET_NAME_RIL);
还有另外一种方式就是直接通过TCP/IP直接访问内核中的shared memory，进行RPC调用，这种方式主要应用在数据模式上，一来由于Android的每个Activity随时都会有可能需要网络连接接收发送数据， 因此必须提供一种实时性较高访问的方式，二来可以提高通讯效率。
其实最上层的ITelephony和SmsManager有点像WM里面的Connection Manager，呵呵，有意思，这是不是其实印证了一句话“万变不离其宗”呢？


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