数据终端设备与无线通信模块之间串行通信链路复用协议（TS27.010）在嵌入式系统上的开发
图5 MUX系统组成
４ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ协议的实现
４．１ 协议实现时的考虑
在实现ＴＳ２７．０１０协议时，基于以下考虑：第一，使用串口的上层应用程序不需要改动。这一点很重要，因为系统中有许多用户程序使用串口进行通信。如果需要对它们进行改动，那么由此付出的代价显然是不值得的。在这一点上，尤其需要特别考虑ＰＰＰ软件，因为在Ｌｉｎｕｘ下通过ＧＰＲＳ上网必须使用ＰＰＰ协议进行拨号。ＰＰＰ存在于用户空间和内核空间两个地方，用户空间的ｐｐｐｄ应用程序完成拨号连接的管
理功能；内核空间的ｐｐｐ协议软件实现ＰＰＰ包的组帧／分帧等核心功能。ＰＰＰ定义了自己的ｌｉｎｅ ｄｉｓｃｉｐｌｉｎｅ模块，且到此为止，往下就不再有ＰＰＰ相关的软件模块（参看图４的分层结构）。第二，尽可能多地实现ＴＳ２７．０１０协议。虽然这个协议的内容很丰富，但是由于Ｗａｖｅｃｏｍ通信模块只支持有限的几种格式，并且帧头部分还略有不同。这样实现起来就存在许多困难，只能在保证实现Ｗａｖｅｃｏｍ复用协议并可靠工作的前提下，尽量实现ＴＳ２７．０１０协议，以便于以后硬件和软件的升级。
４．２ ｍｕｘ ｄｒｉｖｅｒ的实现方案
正是基于以上两点考虑，决定将这个协议的实现放在Ｌｉｎｅ ｄｉｓｃｉｐｌｉｎｅ和Ｌｏｗ－ｌｅｖｅｌ ｄｒｉｖｅｒ两层之间，参看图５。这样，不需要对Ｌｉｎｕｘ的ＴＣＰ／ＩＰ协议栈软件和ＰＰＰ软件作任何修改，就可以在复用模式下实现原有的无线上网功能。
图５给出了ＭＵＸ模块的函数调用和数据流程。ＴＴＹ Ｌａｙｅｒ、ｌｉｎｅ ｄｉｓｃｉｐｌｉｎｅ和ｓｅｒｉａｌ ｄｒｉｖｅｒ是Ｌｉｎｕｘ ｔｔｙ设备文件系统在内核中已有的三层，在前一节已经介绍。
正如笔者在实现ＴＳ２７．０１０协议时所考虑的，为了不影响上层应用程序，ＭＵＸ必须支持标准的Ｌｉｎｕｘ系统调用，如ｗｒｉｔｅ（）、ｒｅａｄ（）、ｉｏｃｔｌ（）等。ｗｒｉｔｅ（）如果成功，则返回发送的字节数；如果失败则返回－１，并将ｅｒｒｎｏ（Ｌｉｎｕｘ系统下一个全局变量，用户接口可以根据这个值判断错误类型）置为合适的值。正如图５所示，ｗｒｉｔｅ?穴?雪并不是将数据直接发送出去，要发送的数据首先按照ＴＳ２７．０１０协议的要求（笔者使用Ｗａｖｅｃｏｍ模块，它有自己的协议要求）组成ＭＵＸ帧?熏然后根据数据的优先级排队，优先级高的数据首先被发送。
同样，对设备／ｄｅｖ／ｍｕｘＮ（０＜Ｎ＜Ｍ）的标准的Ｌｉｎｕｘ调用ｒｅａｄ（）也不是由ＭＵＸ直接支持的。ＭＵＸ不会知道一个用户应用程序何时读设备／ｄｅｖ／ｍｕｘＮ（０＜Ｎ＜Ｍ）。ｒｅａｄ（）功能由ＭＵＸ的上层（主要是ＴＴＹ层）支持。ＭＵＸ根据ＴＳ２７．０１０协议（或者Ｗａｖｅｃｏｍ协议）将物理链路上接收到的ＭＵＸ包解封装，然后将纯数据发送到设备／ｄｅｖ／ｍｕｘＮ（０＜Ｎ＜Ｍ）的读缓冲区中。如果设备／ｄｅｖ／ｍｕｘＮ（０＜Ｎ＜Ｍ）没有足够的读缓冲空间，ＭＵＸ就会将数据放到自己的接收缓冲区中。
４．３ Ｗａｖｅｃｏｍ复用协议特殊情况的处理
在实现ＴＳ２７．０１０协议时，考虑到Ｗａｖｅｃｏｍ协议的特殊情况，在完全实现Ｗａｖｅｃｏｍ复用功能的同时，尽可能多地实现ＴＳ２７．０１０协议。由于Ｗａｖｅｃｏｍ只能同时支持两个虚连接，所以这里的Ｍ＝２。其中，／ｄｅｖ／ｍｕｘ０用于ＡＴ命令，作为控制信息通道；／ｄｅｖ／ｍｕｘ１用于ＰＰＰ连接，作为数据通道。作为Ｗａｖｅｃｏｍ复用协议的一个严重缺陷，从图２、图３的帧结构可以看到，从串行链路提交来的数据只能区分出是ＡＴ ｃｏｍｍａｎｄ数据还是ＤＡＴＡ数据，而无法确定链路的信息，即无法确定数据是ｍｕｘ０接收，还是ｍｕｘ１接收。为了解决这个问题，笔者在实现时，将底层提交的数据同时送给ｍｕｘ０和ｍｕｘ１（如果这两个设备都已经打开）。但是考虑到软件的效率和数据的可靠性，在向上层提交数据时，有以下两点例外：第一，ｍｕｘ１是ＰＰＰ专用的，在ＰＰＰ没起来之前，ｍｕｘ１可以作为ＡＴ命令通道，但是ＰＰＰ连接成功后（ＰＰＰ的ｌｉｎｅ ｄｉｓｃｉｐｌｉｎｅ已经替换掉了缺省的ＴＴＹ ｌｉｎｅ ｄｉｓｃｉｐｌｉｎｅ），它将不再接收ＡＴ命令，所以此时底层提交的ＡＴ命令帧不会送给ｍｕｘ１?鸦第二，ｍｕｘ０作为ＡＴ命令通道，将不接收ＰＰＰ数据，所以在ＰＰＰ连接成功后，不会把０ｘ７Ｅ开始和０ｘ７Ｅ结束（ＰＰＰ的帧同步标志字节）的ＤＡＴＡ帧发送到ｍｕｘ１。
ＧＰＲＳ网络作为一种过渡性质的２．５Ｇ网络，覆盖日益广泛。由于它的速率高、实时性好、费用低廉等诸多优势，日益被手持／车载等移动终端设备采用。在使用ＧＰＲＳ网络传输数据的同时，这些设备也必须能支持普通的无线业务，如语音、短消息等。ＴＳ ２７．０１０协议很好地解决了这些业务的复用问题。笔者开发的这套Ｌｉｎｕｘ上的ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ软件
《数据终端设备与无线通信模块之间串行通信链路复用协议（TS27.010）在嵌入式系统上的开发(第3页)》
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