首先拋開Android的一切概念來研究一下電話系統的最基本的描述。我們的手機首先用來打電話的，隨後是需要一個電話本，隨後是PIM，隨後是網路應用，隨後是雲端計算，隨後是想我們的手機無所不能，替代PC。但是作為一個電話的基本功能如下：

0)撥叫電話,接聽電話，結束通話電話,傳送簡訊，網路連線,PIM管理

1)由於電話運營商為我們提供了呼叫等待，電話會議等補充業務，所以我們的手機需要管理多路通話，如何管理?

2)來電時，我們要播出來電鈴聲，接通時我們需要切換語音通道，這個又跟多媒體系統打上了交道，例如有耳機插上了，有藍芽耳機連上了，系統該做如何的管理和切換？

3）上網的網路通路建立（例如GSM GPRS），如何PPP連線並連線到LinuxSocket通道上的？系統如何管理資料連線？

4）AP跟Modem通訊時通過AT指令的，如何將AT指令變成一個個具體的操作函式，如何管理Modem發給我們的迴應，AT命令通道，資料通道如何管理？

5）sim卡的電話本如何管理？

上面的關於手機的基本問題，Android電話系統設計者必須要解答的問題。該設計如何的管理框架，提出什麼概念來表達？所以要分析Android的電話部分，還是需要理解電話實現的背景知識，通訊協議，大體框架。

    我們回到電話系統基本構成上，先從整體上去把握一下電話模組的大體框架，先從空中俯瞰。我給出的圖是一般的智慧手機的框架圖，該框架基本能夠概括所有手機電話模組的構成，當然也包括Android的電話系統構成。

 

 

    智慧機架構一般是應用處理器+Modem。應用處理器與Modem的連線使用串列埠或者USB。在一個硬體串列埠通路上實現為了要同時實現資料傳輸並同時實現 控制Modem,就需要實現多路複用協議（GSM TS07.10），在底層我們在多路複用的基礎上虛擬了兩個串列埠，一個用於CMD通道，一個用於DATA通道。電話的所有控制通路都是在這連個通道上。

   RIL,Radio Interface Layer。本層為一個協議轉換層，手機框架需要適應多型別的Modem接入到系統中，而對於不同的Modem有不同的特性，AT指令的格式或者回應有所 不同，但是這種特性在設計應用時不可能完全考慮和相容。所以設計者在設計電話系統時，建立了一個虛擬電話系統，為該虛擬電話系統規定了標準的功能，上層的 電話管理都是建立在這些標準的功能基礎之上。而RIL則是將虛擬電話系統的標準功能轉換成實際的所使用的Modem的AT指令。

Android設計者將電話系統設計成了三部分。

 

 

    Andoird的Phone Service其實是PhoneApp。GSMPhone（CDMAPhone)是Phone Service核心的物件，他包含了如下的相關物件。

 

 

       我們的分析任務就是要把這些物件的相互關係，及其物件間資料傳遞關係弄清楚。首先我們給出以下的Android電話系統的框架，以便對Android電話系統有個概要的認識，然後從資料流的角度，以及物件的引用關係來分析系統。下面是android電話系統整體框架圖。

 

 

Android電話系統之-rild

Rild是Init程序啟動的一個本地服務，這個本地服務並沒有使用Binder之類的通訊手段，而是採用了socket通訊這種方式。RIL(Radio Interface Layer)

Android 給出了一個ril實現框架。由於Android開發者使用的Modem是不一樣的，各種指令格式，初始化序列都可能不一樣，GSM和CDMA就差別更大 了，所以為了消除這些差別，Android設計者將ril做了一個抽象，使用一個虛擬電話的概念。這個虛擬電話物件就是 GSMPhone（CDMAPhone),Phon物件所提供的功能協議，以及要求下層的支撐環境都有一個統一的描述，這個底層描述的實現就是靠RIL來 完成適配。

Andoid將RIL層分為兩個程式碼空間：RILD管理 框架，AT相關的xxxril.so動態連結庫。將ＲＩＬ獨立成一個動態連結庫的好處就是Ａｎｄｒｏｉｄ系統適應不同的Ｍｏｄｅｍ，不同的Mode可以有 一個獨立的Ril與之對應。從這個層面上看，Rild更多是一個管理框架。

  

 

    而ril是具體的AT指令合成者和應答解析者。從最基本的功能來講，ril建立了一個偵聽Socket，等待客戶端的連線，然後從該連線上讀取RIL- Java成傳遞來的命令並轉化成AT指令傳送到Modem。並等待Modem的迴應，然後將結果通過套介面傳回到Ril-Java層。下圖是Ril-D的 基本框架：

   

 

下面的資料流傳遞描述圖表描述了RIL-JAVA層發出一個電話指令的5 步曲。

 

 

 

在 AT通訊的過程中有兩類響應：一種是請求後給出應答，一種是通知類，即為不請自來的，例如簡訊通知達到，我們稱該類通知為URC。在Rild中URC和一 般的Response是分開處理的，概念上URC由[email protected]處理，而Response由 handleFinalResponse來處理。

1 Event Loop

Rild 管理的真正精髓在ril.cpp,ril_event.cpp中，在研究的過程中，可以看到設計者在抽象上所下的功夫，設計得很優美。Event Loop的基本工作就是等待在事件埠（串列埠，Socket），一旦有資料到達就根據登記的Event回撥函式進行處理。現在來看Ril設計者是如何建立 一套管理框架來完成這些工作的？

1.1 Event物件

Event物件構成：（fd,index,persist,func,param）

fd	事件相關裝置控制代碼。例如對於串列埠資料事件，fd就是相關串列埠的裝置控制代碼
index
persist	如果是保持的，則不從watch_list中刪除。
func	回撥事件處理函式
param	回撥時引數

    為了統一管理事件，Android使用了三個佇列：watch_list,timer_list,pending_list,並使用了一個裝置控制代碼池readFDS。

readFDS：是Linux的fd_set，readFDS儲存了Rild中所有的裝置檔案控制代碼，以便利用select函式統一的完成事件的偵聽。

watch_list：監測時間佇列。需要檢測的事件都放入到該佇列中。

timer_list：timer佇列

pending_list:待處理事件佇列，事件已經觸發，需要所回撥處理的事件。

事件佇列佇列的操作：ril_event_add,ril_event_del, ril_timer_add

 

 

在新增操作中，有兩個動作：

(1) 加入到watch_list

(2) 將控制代碼加入到readFDS事件控制代碼池。

1.2 ril_event_loop()

   我們知道對於Linux裝置來講，我們可以使用select函式等待在FDS上,只要FDS中記錄的裝置有資料到來，select就會設定相應的標誌位並 返回。readFDS記錄了所有的事件相關裝置控制代碼。readFDS中控制代碼是在在AddEvent加入的。所有的事件偵聽都是建立在linux的 select readFDS基礎上。

 

 

ril_event_loop 利用select等待在readFDS（fd_set）上，當select裝置有資料時，ril_event_loop會從select返回，在 watch_list中相應的Event放置到pend_list，如果Event是永續性的則不從watch_list中刪除。然後 ril_event_loop遍歷pengding_list處理Event事件，發起事件回撥函式。

1.3 幾個重要的Event

上面分析了ril-d的框架，在該框架上跑的事件有什麼

（1）s_listen_event- （s_fdListen,listenCallback）

listenCallback處理函式，

接收客戶端連線：s_fdCommand=accepte(..)

新增s_commands_event()

重新建立s_listen_event，等待下一次連線

（2） s_command_event(s_fdCommand,ProcessCommandsCallback)

從fdCommand  Socket連線中讀取StreamRecord

使用ProcessCommandBufer處理資料

s_listen_event在大的功能上處理客戶端連線（Ril-JAVA層發起的connect）,並建立s_commands_event去處理Socket連線發來的Ril命令。ProcessCommandBufer實際上包含了Ril指令的下行過程。

1.4 下行命令翻譯及其組織@ProcessCommandBuffer

RIL_JAVA傳遞的命令格式：Parcel ， 由命令號，令牌，內容組成。RIL_JAVA到達RIL_C時轉為構建本地RequestInfo，並將被翻譯成具體的AT指令。由於每條AT命令的引數 是不同的，所以對不同的AT指令，有不同的轉換函式，在此Android設計在這裡做了一個抽象，做了一個分發框架，通過命令號，利用sCommand數 組，獲得該命令的處理函式。

sComand[]={

<...>

}

sComand 存在於Ril_command.h中。

&sComand[]=

<

  {RIL_REQUEST_GET_IMEI, dispatchVoid, responseString},

  {RIL_REQUEST_DIAL, dispatchDial, responseVoid},

{….}

>

dispatchXxx函式一般都放在在Reference-ril.c中，Reference-ril.c這個就是我們需要根據不同的Modem來修改的檔案。

1.5 send_at_command框架

send_at_command是同步的，命令傳送後，send_at_command將等待在s_commandcond，直到有sp_response->finalResponse。

2 read [email protected]

Read loop是解決的問題是：解析從Modem發過來的迴應。如果遇到URC則通過handleUnsolicited上報的RIL_JAVA。如果是命令的應答，則通過handleFinalResponse通知send_at_command有應答結果。 

 

   

 

對於URC，Rild同樣使用一個抽象陣列@Ril.CPP.

static UnsolResponseInfo s_unsolResponses[] = {

#include "ril_unsol_commands.h"

};

並利用RIL_onUnsolicitedResponse將URC向上層傳送。

3 Ril-d的整體資料流及其控制流示意圖

 

 

Android RIL-Java

 

    RIL-Java在本質上就是一個RIL代理，起到一個轉發的作用，是Android Java概念空間中的電話系統的起點。在RIL-D的分析中，我們知道RILD建立了一個偵聽套介面，等待RIL-Java的連線。一旦連線成 功，RIL-JAVA就可發起一個請求，並等待應答，並將結構傳送到目標處理物件。在RIL-Java中，這個請求稱為RILRequest。為了直觀起 見，我還是不厭其煩的給出RIL-Java的框架圖。

 

 

RIL-Java的大框架包含了四個方面：

Receiver，Sender，CommandInterface，非同步通知機制

（1） Command Interface

   在ril.java原始碼中，我們可以看到RIL-JAVA物件提供瞭如下的Command Interface：

…

getlccCardStatus

getCurrrentCalls

dial

acceptCall

rejectCall

sendDTMF

sendSMS

setupDataCall

setRadioPower

…

為什麼要定義這些介面呢？這函式介面不是憑空捏造出來的，這些都是電話的基本功能的描述，是對Modem AT指令的提煉抽象。大多數Modem都是根據通訊協議提供介面，我們如果不熟悉通訊協議，請參閱3GPP的相關文件，以及自己使用的Modem的SPEC說明。

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 連線到RILD的服務套介面，接收讀取RILD傳遞過來的Response Parcel。Response分為兩種型別，一種是URC，一種是命令應答。對於URC將會直接分發到通知登錄檔中的Handler。而命令應答則通過 Receiver的非同步通知機制傳遞到命令的傳送者進行相應處理。

（3）Sender

 

 

Sender應該分為兩部分架構，

上層函式呼叫Command Interface將請求訊息傳送到Sender的架構。

Sender接收到EVENT_SEND訊息後，將請求傳送到RILD的架構。

（4）非同步應答框架

    對於非同步應答來講，命令的發起者傳送後，並不等待應答就返回，應答的迴應是非同步的，處理結果通過訊息的方式返回。站在設計者的角度思考如何設計合適的框架 來完成非同步通訊的功能呢？對於非同步系統我們首先應該考慮的是如何標識命令和結果，讓命令和結果有一個對應關係，還有命令沒有響應了，如何管理命令超時？讓 我們來看看Android設計者如何完成這些工作。

Android設計者利用了Result Message 和RILRequest物件來完成Request和Result的對 應對於關係。在上層做呼叫的時候生成Result Message物件傳遞到ril_java，並在Modem有應答後，通過Result Message物件帶回結果。如何保證該應答是該RILRequest的呢？Android設計者還提供了一個Token（令牌）的概念。在原始碼中 RILRequest的mSerail就用作了Token。Token用來唯一標識每次傳送的請求，並且Token將被傳遞到RILD，RILD在組裝應 答是將Token寫入，並傳回到ril-java，ril-java根據該Token找到相應的Request物件。

 

 

（4.1）RIL命令的傳送模式

協議的真正實現是在rild中，RIL-JAVA更多的是一個抽象和代理，我們在研究原始碼的過程中就會體會到到RIL-JAVA中的命令函式都有一個共同的框架。

SendXxxCmd(傳入引數Data，傳出引數result){

組合RILRequest(請求號，result，mSerail)

Data->RR

send(RILRequest)： Message

}

1)RILRequest

 

請求號：

request 將傳遞到RILD用以標識命令，request代表某個功能。例如撥叫的request號為：RIL_REQUEST_DIAL。在 libs/telephony/ril_commands.h有定義。RILRequest.obtain@RILRequest根據命令請求號,傳入參 數Result Message，mSerail構造了一個RILRequest。Result Message將帶回應答資訊回到命令的發起者。

mSerail：

Android使用了一個RILRequest物件池來管理Andoird RILRequest。mSerail是一個遞增的變數，用來唯一標識一個RILRequest。在傳送時正是用了該變數為Token,在rild層看到的token就是該mSerail。

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

EVENT_END@handleMessage@[email protected]

  

2)傳送步驟：

第一步：

生成RILRequest，此時將生成m_Serial（請求的Token)並將請求號，資料，及其Result Message 物件填入到RILRequest中

第二步：

使用send將RILRequest打包到EVENT_SEND訊息中傳送到到RIL Sender Handler，

第三步：

RilSender 接收到EVENT_SEND訊息，將RILRequest通過套介面傳送到RILD，同時將RILRequest儲存在mRequest中以便應答訊息的返回。

（4.2） 接收模式

第一步：分析接收到的Parcel，根據型別不同進行處理。

 

第二步：根據資料中的Token（mSerail),反查mRequest,找到對應的請求資訊。

第三步：將是資料轉換成結果資料。

第四步：將結果放在RequestMessage中發回到請求的發起者。

4.3)詳細的GSMCallTracker,RIL-Java函式對照

 

 

 

 

Android電話系統之GSMCallTracker

通話連線管理

GSMCallTracker在本質上是一個Handler。

 

GSMCallTracker是Android的通話管理層。GSMCallTracker建立了ConnectionList來管理現行的通話連線，並向上層提供電話呼叫介面。

 

在 GSMCallTracker中維護著通話列表：connections。順序記錄了正連線上的通話，這些通話包 括：ACTIVE，DIALING，ALERTING，HOLDING，INCOMING，WAITING等狀態的連線。GSMCallTracker將 這些連線分為了三類別進行管理：

RingingCall: INCOMING ,WAITING

ForegourndCall: ACTIVE, DIALING ,ALERTING

BackgroundCall: HOLDING

上層函式通過getRingCall()，getForegrouandCall()等來獲得電話系統中特定通話連線。

為了管理電話狀態，GSMCallTracker在構造時就將自己登記到了電話狀態變化通知表中。RIL-Java一收到電話狀態變化的通知，就會使用EVENT_CALL_STATE_CHANGE通知到GSMCallTacker

    在一般的實現中，我們的通話Call Table是通過AT+CLCC查詢到的，CPI可以通知到電話的改變，但是CPI在各個Modem的實現中差別比較大，所以參考設計都沒有用到CPI這 樣的電話連線改變通知，而是使用最為傳統的CLCC查詢CALL TABLE。在GSMTracker中使用connections來管理Android電話系統中的通話連線。每次電話狀態發生變化是GSMTracker就會使用CLCC查詢來更新connections內容，如果內容有發生變化，則向上層發起電話狀態改變的通知。

1 RIL-JAVA中發起電話連線列表操作

在RIL-JAVA中涉及到CurrentCallList查詢的有以下幾個操作：

（1）hangup

（2）dial

（3）acceptCall

（4）rejectCall

在GSMcallTracker在發起這些呼叫的時候都有一個共同的ResultMessage建構函式：obtainCompleteMessage()。obtainCompleteMessage()實際上是呼叫：

obtainCompleteMessage(EVENT_OPERATION_COMPLETE)

這 就意味著在這些電話操作後，GSMCallTracker會收到EVENT_OPERATION_COMPLETE訊息，於是我們將目光轉移到 handleMessage()@GSMCallTracker的EVENT_OPERATION_COMPLETE事件處 理：operationComplete@GSMCallTracker。

operationComplete（） 操作會使用cm.getCurrentCalls(lastRelevantPoll)呼叫，向RILD發起 RIL_REQUEST_GET_CURRENT_CALLS呼叫，這個最終就是向Modem發起AT+CLCC，獲取到真正的電話列表。

2 在RILD中，引起getCurrentCalls呼叫

（1）在RILD中，收到URC訊息：

+CRING

RING

NO CARRIER

+CCWA

將會使用RIL_onUnsolicitedResponse( RIL_UNSOL_RESPONSE_CALL_STATE_CHANGED)，主動向ril-java上報RIL_UNSOL_RESPONSE_CALL_STATE_CHANGED訊息。

（2） 在處理requestCurrentCalls時，使用CLCC查詢通話連線（CALL TABLE）後，如何發現有call Table不為空則開啟一個定時器，主動上報RIL_UNSOL_RESPONSE_CALL_STATE_CHANGED訊息，直到沒有電話連線為止。

在 RIL-Java層收到RIL_UNSOL_RESPONSE_CALL_STATE_CHANGED這個URC，並利用 mCallStateRegistrants.notifyRegistrants(new AsyncResult(null, null, null))來通知電話狀態的變化，此時GSMTracker會接收到EVENT_CALL_STATE_CHANGE訊息，並使用

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

來發起查詢，並更新JAVA層的電話列表。

3 handlePollCalls電話列表重新整理

      首先我們來看看是什麼引起了handlePollCalls的呼叫。

     上面的1,2分析了，Android電話系統中所有引起電話連線列表更新的條件及其處理。他們共同的呼叫了cm.getCurrentCalls(lastRelevantPoll) 來完成電話列表的獲取。

lastRelevantPoll = obtainMessage(EVENT_POLL_CALLS_RESULT)

我們這裡就從可以看到獲取到的電話列表Result使用handlePollCalls進行了處理。Result實際上是一個DriverCall列表，handlePollCalls的工作就是將當前電話列表與RIL-Java的電話列表對比，使用DriverCall列表更新CallTracker的電話列表 

想要獲得成功，首先要自己相信自己，再者要贏得周