數(shù)據(jù)終端設備與無線通信模塊之間串行通信鏈路復用協(xié)議（TS27.010

摘要：介紹3GPP提出的一種終端設備和移動臺串行通信的復用協(xié)議及嵌入式Linux系統(tǒng)下串行通信模塊的結構和功能劃分，在此基礎上，提出一種實現(xiàn)這一復用協(xié)議的方案。目前，這一設計方案已經(jīng)開發(fā)成功并廣泛應用于所開發(fā)的車載移動終端產(chǎn)品中。

隨著移動通信技術的迅速發(fā)展，具備無線通信功能的移動終端也迅速發(fā)展起來。這些移動終端支持普通的話音、短消息等業(yè)務，隨著ＧＰＲＳ網(wǎng)絡覆蓋的迅速擴大，越來越多的手持／車載移動終端也開始支持ＧＰＲＳ上網(wǎng)業(yè)務。如何在一個終端設備上整合這些業(yè)務，這是許多移動終端設備開發(fā)者面對的問題。筆者在開發(fā)一款車載移動終端過程中，采用了３ＧＰＰ的ＴＳ ２７．０１０協(xié)議，成功地整合了這些業(yè)務。

圖1 TS27.010協(xié)議棧組成與示意圖

１ ＴＳ２７．０１０協(xié)議介紹

在常用的ＧＳＭ／ＧＰＲＳ通信模塊中（如Ｓｉｅｍｅｎｓ的ＭＣ３５、ＷａｖｅＣｏｍ的Ｑ２４００等），只能通過一個普通９針的異步串口與終端設備ＴＥ（Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）進行通信。ＴＥ和ＭＳ?穴Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ?雪需要通過這個串口交換各種類型的數(shù)據(jù)，例如：語音、傳真、數(shù)據(jù)、ＳＭＳ、ＣＢＳ、電話號碼本的維護、電池狀態(tài)、ＧＰＲＳ、ＵＳＳＤ等。如何在一個串口上同時支持這么多的業(yè)務？例如，在數(shù)據(jù)通信過程中，怎樣發(fā)送或接收ＳＭＳ？為了解決這些問題，３ＧＰＰ提出了一個協(xié)議——ＴＳ２７．０１０協(xié)議（Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｔｏ Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）。有了Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ，即使在數(shù)據(jù)連接過程中，也可以發(fā)送ＳＭＳ。其它業(yè)務組合也可以同時進行。例如，數(shù)字語音和ＳＭＳ同時發(fā)送。Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ的存在使得一個完整的系統(tǒng)能夠根據(jù)需要進行劃分。

３ＧＰＰ 的Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ設計非常靈活，并且獨立于ＭＳ／ＴＥ平臺，已有的應用程序不需要改動即可工作。在設計Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ時，特別考慮到采用電池供電的設備的需求，所以包含了省電模式控制等很重要的功能，并且Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ本身在運行時也盡量使用最小的功耗和內存。

Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ基于ＩＳＯ的ＨＤＬＣ標準設計，工作于有多種選項的單模式下。但是Ｂａｓｉｃ Ｏｐｔｉｏｎ并不遵從ＨＤＬＣ。在基本選項模式下，Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ沒有透明機制，也沒有錯誤恢復功能。但是在高級選項（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｏｐｔｉｏｎ）模式下，使用ＨＤＬＣ的透明機制，且Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ有一個方便的再同步機制，能夠在ＤＣ１／ＤＣ３（ＸＯＮ／ＸＯＦＦ）流控打開的鏈路上工作，且包含了錯誤恢復功能。

３ＧＰＰ的Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ依賴于一個控制信道。在這個控制信道上，ＴＥ和ＭＳ交換控制信息，例如參數(shù)協(xié)商、節(jié)電控制信息、流控信息等。Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ是一個可選項，如果支持這個功能，就應使用ＡＴ＋ＣＭＵＸ命令激活它。

Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ為ＴＥ和ＭＳ在一個起始／停止模式的、具有分幀功能的串行鏈路上傳輸數(shù)據(jù)流提供了一套機制。圖１給出了不同的協(xié)議層及其功能示意。Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ層負責將數(shù)據(jù)按字節(jié)流的方式傳輸，不再進行進一步的組幀；如果數(shù)據(jù)需要按一定結構傳輸，就需要增加一個會聚層來完成這些功能。

Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ為ＴＥ上的進程和ＭＳ上相對應的進程提供了一條虛連接，這樣ＴＥ和ＭＳ上的進程就可以通過這條虛連接通信。例如，ＴＥ上的ＳＭＳ應用程序可以通過一條Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ通道與ＭＳ上的ＳＭＳ處理程序連接起來。

ＴＳ２７．０１０規(guī)范使用８ｂｉｔ字符的ｓｔａｒｔ－ｓｔｏｐ傳輸模式，兩個Ｍｕｌｉｔｐｌｅｘｅｒ實體間的通信使用了規(guī)定的幀格式。ＴＥ和ＭＳ之間的每個信道稱為一條數(shù)據(jù)鏈路連接ＤＬＣ（Ｄａｔａ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ），這些ＤＬＣ被依次獨立地建立起來。每個ＤＬＣ都可以有自己的流控機制。

Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ有三種工作模式：Ｂａｓｉｃ、Ａｄｖａｎｃｅｄ ｗｉｔｈｏｕｔ ｅｒｒｏｒ ｒｅｃｏｖｅｒｙ和Ａｄｖａｎｃｅｄ ｗｉｔｈ ｅｒｒｏｒ ｒｅｃｏｖｅｒｙ。這三種模式特點如下：

·Ｂａｓｉｃ：長度標識代替ＨＤＬＣ的透明機制；使用與ＨＤＬＣ不同的標志字；不能用于具有ＸＯＮ／ＸＯＦＦ流控的鏈路；從同步丟失狀態(tài)中恢復需要更長的時間。

·Ａｄｖａｎｃｅｄ ｗｉｔｈｏｕｔ ｅｒｒｏｒ ｒｅｃｏｖｅｒｙ：遵從ＩＳＯ／ＩＥＣ１３２３９的異步ＨＤＬＣ過程；可以用于具備ＸＯＮ／ＸＯＦＦ流控的鏈路上；可以更快地從失同步狀態(tài)恢復。

·Ａｄｖａｎｃｅｄ ｗｉｔｈ ｅｒｒｏｒ ｒｅｃｏｖｅｒｙ：使用了ＨＤＬＣ的錯誤恢復過程。

２ Ｗａｖｅｃｏｍ ＧＳＭ／ＧＰＲＳ模塊Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ協(xié)議介紹

筆者選用了Ｗａｖｅｃｏｍ的Ｑ２４０３Ａ，這是一款Ｅ－ＧＳＭ／ＧＰＲＳ ９００／１８００的雙頻模塊。這個模塊支持大部分常用的ＡＴ命令，但不支持標準的ＴＳ２７．０１０協(xié)議。為了能夠數(shù)據(jù)／命令復用，Ｗａｖｅｃｏｍ定義了自己的ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ協(xié)議。

Ｗａｖｅｃｏｍ的復用協(xié)議允許一條串行鏈路上同時進行兩個會話（即虛連接）：一個ＡＴ命令的會話和一個數(shù)據(jù)通信的會話。ＡＴ＋ＷＭＵＸ＝１將激活模塊的復用模式。在這種模式下，ＡＴ命令和數(shù)據(jù)都被封裝成數(shù)據(jù)包。通過包頭，可以區(qū)分是數(shù)據(jù)包還是ＡＴ命令包。

２．１ ＡＴ命令包格式

ＡＴ命令包幀格式如圖２所示。第一個字節(jié)（０ｘＡＡ）用于標識這是一個命令包，第二個字節(jié)是ＡＴ命令長度的低八位。第三個字節(jié)由兩部分組成：低３位是ＡＴ命令長度的高３位；高３位用于標識

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