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首先抛开Android的一切概念来研究一下电话系统的最基本的描述。我们的手机首先用来打电话的，随后是需要一个电话本，随后是PIM，随后是网络应用，随后是云计算，随后是想我们的手机无所不能，替代PC。但是作为一个电话的基本功能如下：

0)拨叫电话,接听电话，挂断电话,发送短信，网络连接,PIM管理

1)由于电话运营商为我们提供了呼叫等待，电话会议等补充业务，所以我们的手机需要管理多路通话，如何管理?

2)来电时，我们要播出来电铃声，接通时我们需要切换语音通道，这个又跟多媒体系统打上了交道，例如有耳机插上了，有蓝牙耳机连上了，系统该做如何的管理和切换？

3）上网的网络通路建立（例如GSM GPRS），如何PPP连接并连接到LinuxSocket通道上的？系统如何管理数据连接？

4）AP跟Modem通讯时通过AT指令的，如何将AT指令变成一个个具体的操作函数，如何管理Modem发给我们的回应，AT命令通道，数据通道如何管理？

5）sim卡的电话本如何管理？

上面的关于手机的基本问题，Android电话系统设计者必须要解答的问题。该设计如何的管理框架，提出什么概念来表达？所以要分析Android的电话部分，还是需要理解电话实现的背景知识，通讯协议，大体框架。

    我们回到电话系统基本构成上，先从整体上去把握一下电话模块的大体框架，先从空中俯瞰。我给出的图是一般的智能手机的框架图，该框架基本能够概括所有手机电话模块的构成，当然也包括Android的电话系统构成。

 

 

    智能机架构一般是应用处理器+Modem。应用处理器与Modem的连接使用串口或者USB。在一个硬件串口通路上实现为了要同时实现数据传输并同时实现 控制Modem,就需要实现多路复用协议（GSM TS07.10），在底层我们在多路复用的基础上虚拟了两个串口，一个用于CMD通道，一个用于DATA通道。电话的所有控制通路都是在这连个通道上。

   RIL,Radio Interface Layer。本层为一个协议转换层，手机框架需要适应多类型的Modem接入到系统中，而对于不同的Modem有不同的特性，AT指令的格式或者回应有所 不同，但是这种特性在设计应用时不可能完全考虑和兼容。所以设计者在设计电话系统时，建立了一个虚拟电话系统，为该虚拟电话系统规定了标准的功能，上层的 电话管理都是建立在这些标准的功能基础之上。而RIL则是将虚拟电话系统的标准功能转换成实际的所使用的Modem的AT指令。

Android设计者将电话系统设计成了三部分。

 

 

    Andoird的Phone Service其实是PhoneApp。GSMPhone（CDMAPhone)是Phone Service核心的对象，他包含了如下的相关对象。

 

 

       我们的分析任务就是要把这些对象的相互关系，及其对象间数据传递关系弄清楚。首先我们给出以下的Android电话系统的框架，以便对Android电话系统有个概要的认识，然后从数据流的角度，以及对象的引用关系来分析系统。下面是android电话系统整体框架图。

 

 

Android电话系统之-rild

Rild是Init进程启动的一个本地服务，这个本地服务并没有使用Binder之类的通讯手段，而是采用了socket通讯这种方式。RIL(Radio Interface Layer)

Android 给出了一个ril实现框架。由于Android开发者使用的Modem是不一样的，各种指令格式，初始化序列都可能不一样，GSM和CDMA就差别更大 了，所以为了消除这些差别，Android设计者将ril做了一个抽象，使用一个虚拟电话的概念。这个虚拟电话对象就是 GSMPhone（CDMAPhone),Phon对象所提供的功能协议，以及要求下层的支撑环境都有一个统一的描述，这个底层描述的实现就是靠RIL来 完成适配。

Andoid将RIL层分为两个代码空间：RILD管理 框架，AT相关的xxxril.so动态链接库。将ＲＩＬ独立成一个动态链接库的好处就是Ａｎｄｒｏｉｄ系统适应不同的Ｍｏｄｅｍ，不同的Mode可以有 一个独立的Ril与之对应。从这个层面上看，Rild更多是一个管理框架。

  

 

    而ril是具体的AT指令合成者和应答解析者。从最基本的功能来讲，ril建立了一个侦听Socket，等待客户端的连接，然后从该连接上读取RIL- Java成传递来的命令并转化成AT指令发送到Modem。并等待Modem的回应，然后将结果通过套接口传回到Ril-Java层。下图是Ril-D的 基本框架：

   

 

下面的数据流传递描述图表描述了RIL-JAVA层发出一个电话指令的5 步曲。

 

 

 

在 AT通讯的过程中有两类响应：一种是请求后给出应答，一种是通知类，即为不请自来的，例如短信通知达到，我们称该类通知为URC。在Rild中URC和一 般的Response是分开处理的，概念上URC由handleUnsolicited@Atchannel.c处理，而Response由 handleFinalResponse来处理。

1 Event Loop

Rild 管理的真正精髓在ril.cpp,ril_event.cpp中，在研究的过程中，可以看到设计者在抽象上所下的功夫，设计得很优美。Event Loop的基本工作就是等待在事件端口（串口，Socket），一旦有数据到达就根据登记的Event回调函数进行处理。现在来看Ril设计者是如何建立 一套管理框架来完成这些工作的？

1.1 Event对象

Event对象构成：（fd,index,persist,func,param）

fd	事件相关设备句柄。例如对于串口数据事件，fd就是相关串口的设备句柄
index
persist	如果是保持的，则不从watch_list中删除。
func	回调事件处理函数
param	回调时参数

    为了统一管理事件，Android使用了三个队列：watch_list,timer_list,pending_list,并使用了一个设备句柄池readFDS。

readFDS：是Linux的fd_set，readFDS保存了Rild中所有的设备文件句柄，以便利用select函数统一的完成事件的侦听。

watch_list：监测时间队列。需要检测的事件都放入到该队列中。

timer_list：timer队列

pending_list:待处理事件队列，事件已经触发，需要所回调处理的事件。

事件队列队列的操作：ril_event_add,ril_event_del, ril_timer_add

 

 

在添加操作中，有两个动作：

(1) 加入到watch_list

(2) 将句柄加入到readFDS事件句柄池。

1.2 ril_event_loop()

   我们知道对于Linux设备来讲，我们可以使用select函数等待在FDS上,只要FDS中记录的设备有数据到来，select就会设置相应的标志位并 返回。readFDS记录了所有的事件相关设备句柄。readFDS中句柄是在在AddEvent加入的。所有的事件侦听都是建立在linux的 select readFDS基础上。

 

 

ril_event_loop 利用select等待在readFDS（fd_set）上，当select设备有数据时，ril_event_loop会从select返回，在 watch_list中相应的Event放置到pend_list，如果Event是持久性的则不从watch_list中删除。然后 ril_event_loop遍历pengding_list处理Event事件，发起事件回调函数。

1.3 几个重要的Event

上面分析了ril-d的框架，在该框架上跑的事件有什么

（1）s_listen_event- （s_fdListen,listenCallback）

listenCallback处理函数，

接收客户端连接：s_fdCommand=accepte(..)

添加s_commands_event()

重新建立s_listen_event，等待下一次连接

（2） s_command_event(s_fdCommand,ProcessCommandsCallback)

从fdCommand  Socket连接中读取StreamRecord

使用ProcessCommandBufer处理数据

s_listen_event在大的功能上处理客户端连接（Ril-JAVA层发起的connect）,并建立s_commands_event去处理Socket连接发来的Ril命令。ProcessCommandBufer实际上包含了Ril指令的下行过程。

1.4 下行命令翻译及其组织@ProcessCommandBuffer

RIL_JAVA传递的命令格式：Parcel ， 由命令号，令牌，内容组成。RIL_JAVA到达RIL_C时转为构建本地RequestInfo，并将被翻译成具体的AT指令。由于每条AT命令的参数 是不同的，所以对不同的AT指令，有不同的转换函数，在此Android设计在这里做了一个抽象，做了一个分发框架，通过命令号，利用sCommand数 组，获得该命令的处理函数。

sComand[]={

<...>

}

sComand 存在于Ril_command.h中。

&sComand[]=

<

  {RIL_REQUEST_GET_IMEI, dispatchVoid, responseString},

  {RIL_REQUEST_DIAL, dispatchDial, responseVoid},

{….}

>

dispatchXxx函数一般都放在在Reference-ril.c中，Reference-ril.c这个就是我们需要根据不同的Modem来修改的文件。

1.5 send_at_command框架

send_at_command是同步的，命令发送后，send_at_command将等待在s_commandcond，直到有sp_response->finalResponse。

2 read loop@Atchannel.c

Read loop是解决的问题是：解析从Modem发过来的回应。如果遇到URC则通过handleUnsolicited上报的RIL_JAVA。如果是命令的应答，则通过handleFinalResponse通知send_at_command有应答结果。 

 

   

 

对于URC，Rild同样使用一个抽象数组@Ril.CPP.

static UnsolResponseInfo s_unsolResponses[] = {

#include "ril_unsol_commands.h"

};

并利用RIL_onUnsolicitedResponse将URC向上层发送。

3 Ril-d的整体数据流及其控制流示意图

 

 

Android RIL-Java

 

    RIL-Java在本质上就是一个RIL代理，起到一个转发的作用，是Android Java概念空间中的电话系统的起点。在RIL-D的分析中，我们知道RILD建立了一个侦听套接口，等待RIL-Java的连接。一旦连接成 功，RIL-JAVA就可发起一个请求，并等待应答，并将结构发送到目标处理对象。在RIL-Java中，这个请求称为RILRequest。为了直观起 见，我还是不厌其烦的给出RIL-Java的框架图。

 

 

RIL-Java的大框架包含了四个方面：

Receiver，Sender，CommandInterface，异步通知机制

（1） Command Interface

   在ril.java源代码中，我们可以看到RIL-JAVA对象提供了如下的Command Interface：

…

getlccCardStatus

getCurrrentCalls

dial

acceptCall

rejectCall

sendDTMF

sendSMS

setupDataCall

setRadioPower

…

为什么要定义这些接口呢？这函数接口不是凭空捏造出来的，这些都是电话的基本功能的描述，是对Modem AT指令的提炼抽象。大多数Modem都是根据通讯协议提供接口，我们如果不熟悉通讯协议，请参阅3GPP的相关文档，以及自己使用的Modem的SPEC说明。

V.25ter AT Commands

  3GPP 07.07 AT Comamnds-General commands

3GPP 07.07 AT Comamnds-Call Control commans

3GPP 07.07 AT Comamnds-Network Service related commands

3GPP 07.07 AT Comamnds-MT control and status command

3GPP 07.07 AT Comamnds-GPRS Commands

3GPP 07.07 Mobile Termination Errors

3GPP 07.05 SMS AT Commands

（2）Receiver

 

 

 

 

Receiver 连接到RILD的服务套接口，接收读取RILD传递过来的Response Parcel。Response分为两种类型，一种是URC，一种是命令应答。对于URC将会直接分发到通知注册表中的Handler。而命令应答则通过 Receiver的异步通知机制传递到命令的发送者进行相应处理。

（3）Sender

 

 

Sender应该分为两部分架构，

上层函数调用Command Interface将请求消息发送到Sender的架构。

Sender接收到EVENT_SEND消息后，将请求发送到RILD的架构。

（4）异步应答框架

    对于异步应答来讲，命令的发起者发送后，并不等待应答就返回，应答的回应是异步的，处理结果通过消息的方式返回。站在设计者的角度思考如何设计合适的框架 来完成异步通讯的功能呢？对于异步系统我们首先应该考虑的是如何标识命令和结果，让命令和结果有一个对应关系，还有命令没有响应了，如何管理命令超时？让 我们来看看Android设计者如何完成这些工作。

Android设计者利用了Result Message 和RILRequest对象来完成Request和Result的对 应对于关系。在上层做调用的时候生成Result Message对象传递到ril_java，并在Modem有应答后，通过Result Message对象带回结果。如何保证该应答是该RILRequest的呢？Android设计者还提供了一个Token（令牌）的概念。在源代码中 RILRequest的mSerail就用作了Token。Token用来唯一标识每次发送的请求，并且Token将被传递到RILD，RILD在组装应 答是将Token写入，并传回到ril-java，ril-java根据该Token找到相应的Request对象。

 

 

（4.1）RIL命令的发送模式

协议的真正实现是在rild中，RIL-JAVA更多的是一个抽象和代理，我们在研究源代码的过程中就会体会到到RIL-JAVA中的命令函数都有一个共同的框架。

SendXxxCmd(传入参数Data，传出参数result){

组合RILRequest(请求号，result，mSerail)

Data->RR

send(RILRequest)： Message

}

1)RILRequest

 

请求号：

request 将传递到RILD用以标识命令，request代表某个功能。例如拨叫的request号为：RIL_REQUEST_DIAL。在 libs/telephony/ril_commands.h有定义。RILRequest.obtain@RILRequest根据命令请求号,传入参 数Result Message，mSerail构造了一个RILRequest。Result Message将带回应答信息回到命令的发起者。

mSerail：

Android使用了一个RILRequest对象池来管理Andoird RILRequest。mSerail是一个递增的变量，用来唯一标识一个RILRequest。在发送时正是用了该变量为Token,在rild层看到的token就是该mSerail。

EVENT_END:http://zhanghaihua415.blog.163.com/blog/getBlog.do?bid=fks_087067086082088067082094094068072087081069085080087065080081

  

2)发送步骤：

第一步：

生成RILRequest，此时将生成m_Serial（请求的Token)并将请求号，数据，及其Result Message 对象填入到RILRequest中

第二步：

使用send将RILRequest打包到EVENT_SEND消息中发送到到RIL Sender Handler，

第三步：

RilSender 接收到EVENT_SEND消息，将RILRequest通过套接口发送到RILD，同时将RILRequest保存在mRequest中以便应答消息的返回。

（4.2） 接收模式

第一步：分析接收到的Parcel，根据类型不同进行处理。

 

第二步：根据数据中的Token（mSerail),反查mRequest,找到对应的请求信息。

第三步：将是数据转换成结果数据。

第四步：将结果放在RequestMessage中发回到请求的发起者。

4.3)详细的GSMCallTracker,RIL-Java函数对照

 

 

 

 

Android电话系统之GSMCallTracker

通话连接管理

GSMCallTracker在本质上是一个Handler。

 

GSMCallTracker是Android的通话管理层。GSMCallTracker建立了ConnectionList来管理现行的通话连接，并向上层提供电话调用接口。

 

在 GSMCallTracker中维护着通话列表：connections。顺序记录了正连接上的通话，这些通话包 括：ACTIVE，DIALING，ALERTING，HOLDING，INCOMING，WAITING等状态的连接。GSMCallTracker将 这些连接分为了三类别进行管理：

RingingCall: INCOMING ,WAITING

ForegourndCall: ACTIVE, DIALING ,ALERTING

BackgroundCall: HOLDING

上层函数通过getRingCall()，getForegrouandCall()等来获得电话系统中特定通话连接。

为了管理电话状态，GSMCallTracker在构造时就将自己登记到了电话状态变化通知表中。RIL-Java一收到电话状态变化的通知，就会使用EVENT_CALL_STATE_CHANGE通知到GSMCallTacker

    在一般的实现中，我们的通话Call Table是通过AT+CLCC查询到的，CPI可以通知到电话的改变，但是CPI在各个Modem的实现中差别比较大，所以参考设计都没有用到CPI这 样的电话连接改变通知，而是使用最为传统的CLCC查询CALL TABLE。在GSMTracker中使用connections来管理Android电话系统中的通话连接。每次电话状态发生变化是GSMTracker就会使用CLCC查询来更新connections内容，如果内容有发生变化，则向上层发起电话状态改变的通知。

1 RIL-JAVA中发起电话连接列表操作

在RIL-JAVA中涉及到CurrentCallList查询的有以下几个操作：

（1）hangup

（2）dial

（3）acceptCall

（4）rejectCall

在GSMcallTracker在发起这些调用的时候都有一个共同的ResultMessage构造函数：obtainCompleteMessage()。obtainCompleteMessage()实际上是调用：

obtainCompleteMessage(EVENT_OPERATION_COMPLETE)

这 就意味着在这些电话操作后，GSMCallTracker会收到EVENT_OPERATION_COMPLETE消息，于是我们将目光转移到 handleMessage()@GSMCallTracker的EVENT_OPERATION_COMPLETE事件处 理：operationComplete@GSMCallTracker。

operationComplete（） 操作会使用cm.getCurrentCalls(lastRelevantPoll)调用，向RILD发起 RIL_REQUEST_GET_CURRENT_CALLS调用，这个最终就是向Modem发起AT+CLCC，获取到真正的电话列表。

2 在RILD中，引起getCurrentCalls调用

（1）在RILD中，收到URC消息：

+CRING

RING

NO CARRIER

+CCWA

将会使用RIL_onUnsolicitedResponse( RIL_UNSOL_RESPONSE_CALL_STATE_CHANGED)，主动向ril-java上报RIL_UNSOL_RESPONSE_CALL_STATE_CHANGED消息。

（2） 在处理requestCurrentCalls时，使用CLCC查询通话连接（CALL TABLE）后，如何发现有call Table不为空则开启一个定时器，主动上报RIL_UNSOL_RESPONSE_CALL_STATE_CHANGED消息，直到没有电话连接为止。

在 RIL-Java层收到RIL_UNSOL_RESPONSE_CALL_STATE_CHANGED这个URC，并利用 mCallStateRegistrants.notifyRegistrants(new AsyncResult(null, null, null))来通知电话状态的变化，此时GSMTracker会接收到EVENT_CALL_STATE_CHANGE消息，并使用

                pollCallsWhenSafe()->  cm.getCurrentCalls(lastRelevantPoll);

来发起查询，并更新JAVA层的电话列表。

3 handlePollCalls电话列表刷新

      首先我们来看看是什么引起了handlePollCalls的调用。

     上面的1,2分析了，Android电话系统中所有引起电话连接列表更新的条件及其处理。他们共同的调用了cm.getCurrentCalls(lastRelevantPoll) 来完成电话列表的获取。

lastRelevantPoll = obtainMessage(EVENT_POLL_CALLS_RESULT)

我们这里就从可以看到获取到的电话列表Result使用handlePollCalls进行了处理。Result实际上是一个DriverCall列表，handlePollCalls的工作就是将当前电话列表与RIL-Java的电话列表对比，使用DriverCall列表更新CallTracker的电话列表 

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