數據終端設備與無線通信模塊之間串行通信鏈路復用協議TS27.010

數據終端設備與無線通信模塊之間串行通信鏈路復用協議（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議及嵌入式Linux系統下串行通信模塊的結構和功能劃分，在此基礎上，提出一種實現這一復用協議的方案。目前，這一設計方案已經開發成功并廣泛應用于所開發的車載移動終端產品中。

隨著移動通信技術的迅速發展，具備無線通信功能的移動終端也迅速發展起來。這些移動終端支持普通的話音、短消息等業務，隨著ＧＰＲＳ網絡覆蓋的迅速擴大，越來越多的手持／車載移動終端也開始支持ＧＰＲＳ上網業務。如何在一個終端設備上整合這些業務，這是許多移動終端設備開發者面對的問題。筆者在開發一款車載移動終端過程中，采用了３ＧＰＰ的ＴＳ ２７．０１０協議，成功地整合了這些業務。

圖1 TS27.010協議棧組成與示意圖

１ ＴＳ２７．０１０協議介紹

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據，例如：語音、傳真、數據、ＳＭＳ、ＣＢＳ、電話號碼本的維護、電池狀態、ＧＰＲＳ、ＵＳＳＤ等。如何在一個串口上同時支持這么多的業務？例如，在數據通信過程中，怎樣發送或接收ＳＭＳ？為了解決這些問題，３ＧＰＰ提出了一個協議——ＴＳ２７．０１０協議（Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｔｏ Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）。有了Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ，即使在數據連接過程中，也可以發送ＳＭＳ。其它業務組合也可以同時進行。例如，數字語音和ＳＭＳ同時發送。Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ的存在使得一個完整的系統能夠根據需要進行劃分。

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，例如參數協商、節電控制信息、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據流提供了一套機制。圖１給出了不同的協議層及其功能示意。Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ層負責將數據按字節流的方式傳輸，不再進行進一步的組幀；如果數據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定的幀格式。ＴＥ和ＭＳ之間的每個信道稱為一條數據鏈路連接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協議。為了能夠數據／命令復用，Ｗａｖｅｃｏｍ定義了自己的ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ協議。

Ｗａｖｅｃｏｍ的復用協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據通信的會話。ＡＴ＋ＷＭＵＸ＝１將激活模塊的復用模式。在這種模式下，ＡＴ命令和數據都被封裝成數據包。通過包頭，可以區分是數據包還是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（０ｘＡＡ）用于標識這是一個命令包，第二個字節是ＡＴ命令長度的低八位。第三個字節由兩部分組成：低３位是ＡＴ命令長度的高３位；高３位用于標識

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