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數據終端設備與無(wú)線(xiàn)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(dòng)臺串行通信的復用協(xié)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(shí)現這一復用協(xié)議的方案。目前，這一設計方案已經(jīng)開(kāi)發(fā)成功并廣泛應用于所開(kāi)發(fā)的車(chē)載移動(dòng)終端產(chǎn)品中。隨著(zhù)移動(dòng)通信技術(shù)的迅速發(fā)展，具備無(wú)線(xiàn)通信功能的移動(dòng)終端也迅速發(fā)展起來(lái)。這些移動(dòng)終端支持普通的話(huà)音、短消息等業(yè)務(wù)，隨著(zhù)ＧＰＲＳ網(wǎng)絡(luò )覆蓋的迅速擴大，越來(lái)越多的手持／車(chē)載移動(dòng)終端也開(kāi)始支持ＧＰＲＳ上網(wǎng)業(yè)務(wù)。如何在一個(gè)終端設備上整合這些業(yè)務(wù)，這是許多移動(dòng)終端設備開(kāi)發(fā)者面對的問(wèn)題。筆者在開(kāi)發(fā)一款車(chē)載移動(dòng)終端過(guò)程中，采用了３ＧＰＰ的ＴＳ ２７．０１０協(xié)議，成功地整合了這些業(yè)務(wù)。
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(guò)一個(gè)普通９針的異步串口與終端設備ＴＥ（Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）進(jìn)行通信。ＴＥ和ＭＳ?穴Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ?雪需要通過(guò)這個(gè)串口交換各種類(lèi)型的數據，例如：語(yǔ)音、傳真、數據、ＳＭＳ、ＣＢＳ、電話(huà)號碼本的維護、電池狀態(tài)、ＧＰＲＳ、ＵＳＳＤ等。如何在一個(gè)串口上同時(shí)支持這么多的業(yè)務(wù)？例如，在數據通信過(guò)程中，怎樣發(fā)送或接收ＳＭＳ？為了解決這些問(wèn)題，３ＧＰＰ提出了一個(gè)協(xié)議——ＴＳ２７．０１０協(xié)議（Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｔｏ Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）。有了Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ，即使在數據連接過(guò)程中，也可以發(fā)送ＳＭＳ。其它業(yè)務(wù)組合也可以同時(shí)進(jìn)行。例如，數字語(yǔ)音和ＳＭＳ同時(shí)發(fā)送。Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ的存在使得一個(gè)完整的系統能夠根據需要進(jìn)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(dòng)即可工作。在設計Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ時(shí)，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(shí)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(méi)有透明機制，也沒(méi)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(gè)方便的再同步機制，能夠在ＤＣ１／ＤＣ３（ＸＯＮ／ＸＯＦＦ）流控打開(kāi)的鏈路上工作，且包含了錯誤恢復功能。
３ＧＰＰ的Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ依賴(lài)于一個(gè)控制信道。在這個(gè)控制信道上，ＴＥ和ＭＳ交換控制信息，例如參數協(xié)商、節電控制信息、流控信息等。Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ是一個(gè)可選項，如果支持這個(gè)功能，就應使用ＡＴ＋ＣＭＵＸ命令激活它。
Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ為ＴＥ和ＭＳ在一個(gè)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(xié)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(jìn)行進(jìn)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(gè)會(huì )聚層來(lái)完成這些功能。
Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ為ＴＥ上的進(jìn)程和ＭＳ上相對應的進(jìn)程提供了一條虛連接，這樣ＴＥ和ＭＳ上的進(jìn)程就可以通過(guò)這條虛連接通信。例如，ＴＥ上的ＳＭＳ應用程序可以通過(guò)一條Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ通道與ＭＳ上的ＳＭＳ處理程序連接起來(lái)。
ＴＳ２７．０１０規范使用８ｂｉｔ字符的ｓｔａｒｔ－ｓｔｏｐ傳輸模式，兩個(gè)Ｍｕｌｉｔｐｌｅｘｅｒ實(shí)體間的通信使用了規定的幀格式。ＴＥ和ＭＳ之間的每個(gè)信道稱(chēng)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(lái)。每個(gè)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(diǎn)如下：
·Ｂａｓｉｃ：長(cháng)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(cháng)的時(shí)間。
·Ａｄｖａｎｃｅｄ ｗｉｔｈｏｕｔ ｅｒｒｏｒ ｒｅｃｏｖｅｒｙ：遵從ＩＳＯ／ＩＥＣ１３２３９的異步ＨＤＬＣ過(guò)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(guò)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(gè)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。為了能夠數據／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(shí)進(jìn)行兩個(gè)會(huì )話(huà)（即虛連接）：一個(gè)ＡＴ命令的會(huì )話(huà)和一個(gè)數據通信的會(huì )話(huà)。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(guò)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(gè)字節（０ｘＡＡ）用于標識這是一個(gè)命令包，第二個(gè)字節是ＡＴ命令長(cháng)度的低八位。第三個(gè)字節由兩部分組成：低３位是ＡＴ命令長(cháng)度的高３位；高３位用于標識
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