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數(shù)據(jù)終端設(shè)備與無線通信模塊之間串行通信鏈路復(fù)用協(xié)議（TS27.010
摘要：介紹3GPP提出的一種終端設(shè)備和移動(dòng)臺(tái)串行通信的復(fù)用協(xié)議及嵌入式Linux系統(tǒng)下串行通信模塊的結(jié)構(gòu)和功能劃分，在此基礎(chǔ)上，提出一種實(shí)現(xiàn)這一復(fù)用協(xié)議的方案。目前，這一設(shè)計(jì)方案已經(jīng)開發(fā)成功并廣泛應(yīng)用于所開發(fā)的車載移動(dòng)終端產(chǎn)品中。隨著移動(dòng)通信技術(shù)的迅速發(fā)展，具備無線通信功能的移動(dòng)終端也迅速發(fā)展起來。這些移動(dòng)終端支持普通的話音、短消息等業(yè)務(wù)，隨著ＧＰＲＳ網(wǎng)絡(luò)覆蓋的迅速擴(kuò)大，越來越多的手持／車載移動(dòng)終端也開始支持ＧＰＲＳ上網(wǎng)業(yè)務(wù)。如何在一個(gè)終端設(shè)備上整合這些業(yè)務(wù)，這是許多移動(dòng)終端設(shè)備開發(fā)者面對(duì)的問題。筆者在開發(fā)一款車載移動(dòng)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(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），只能通過一個(gè)普通９針的異步串口與終端設(shè)備ＴＥ（Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）進(jìn)行通信。ＴＥ和ＭＳ?穴Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ?雪需要通過這個(gè)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(hào)碼本的維護(hù)、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(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(gè)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(wù)組合也可以同時(shí)進(jìn)行。例如，數(shù)字語音和ＳＭＳ同時(shí)發(fā)送。Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ的存在使得一個(gè)完整的系統(tǒng)能夠根據(jù)需要進(jìn)行劃分。
３ＧＰＰ 的Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ設(shè)計(jì)非常靈活，并且獨(dú)立于ＭＳ／ＴＥ平臺(tái)，已有的應(yīng)用程序不需要改動(dòng)即可工作。在設(shè)計(jì)Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ時(shí)，特別考慮到采用電池供電的設(shè)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(yùn)行時(shí)也盡量使用最小的功耗和內(nèi)存。
Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ基于ＩＳＯ的ＨＤＬＣ標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，工作于有多種選項(xiàng)的單模式下。但是Ｂａｓｉｃ Ｏｐｔｉｏｎ并不遵從ＨＤＬＣ。在基本選項(xiàng)模式下，Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ沒有透明機(jī)制，也沒有錯(cuò)誤恢復(fù)功能。但是在高級(jí)選項(xiàng)（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｏｐｔｉｏｎ）模式下，使用ＨＤＬＣ的透明機(jī)制，且Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ有一個(gè)方便的再同步機(jī)制，能夠在ＤＣ１／ＤＣ３（ＸＯＮ／ＸＯＦＦ）流控打開的鏈路上工作，且包含了錯(cuò)誤恢復(fù)功能。
３ＧＰＰ的Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ依賴于一個(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(shù)協(xié)商、節(jié)電控制信息、流控信息等。Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ是一個(gè)可選項(xiàng)，如果支持這個(gè)功能，就應(yīng)使用ＡＴ＋ＣＭＵＸ命令激活它。
Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ?yàn)椋裕藕停停釉谝粋�(gè)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(jī)制。圖１給出了不同的協(xié)議層及其功能示意。Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ?qū)迂?fù)責(zé)將數(shù)據(jù)按字節(jié)流的方式傳輸，不再進(jìn)行進(jìn)一步的組幀；如果數(shù)據(jù)需要按一定結(jié)構(gòu)傳輸，就需要增加一個(gè)會(huì)聚層來完成這些功能。
Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ?yàn)椋裕派系倪M(jìn)程和ＭＳ上相對(duì)應(yīng)的進(jìn)程提供了一條虛連接，這樣ＴＥ和ＭＳ上的進(jìn)程就可以通過這條虛連接通信。例如，ＴＥ上的ＳＭＳ應(yīng)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(gè)Ｍｕｌｉｔｐｌｅｘｅｒ?qū)嶓w間的通信使用了規(guī)定的幀格式。ＴＥ和ＭＳ之間的每個(gè)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(dú)立地建立起來。每個(gè)ＤＬＣ都可以有自己的流控機(jī)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：長度標(biāo)識(shí)代替ＨＤＬＣ的透明機(jī)制；使用與ＨＤＬＣ不同的標(biāo)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(fù)需要更長的時(shí)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(fù)。
·Ａｄｖａｎｃｅｄ ｗｉｔｈ ｅｒｒｏｒ ｒｅｃｏｖｅｒｙ：使用了ＨＤＬＣ的錯(cuò)誤恢復(fù)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(gè)模塊支持大部分常用的ＡＴ命令，但不支持標(biāo)準(zhǔn)的ＴＳ２７．０１０協(xié)議。為了能夠數(shù)據(jù)／命令復(fù)用，Ｗａｖｅｃｏｍ定義了自己的ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ協(xié)議。
Ｗａｖｅｃｏｍ的復(fù)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（即虛連接）：一個(gè)ＡＴ命令的會(huì)話和一個(gè)數(shù)據(jù)通信的會(huì)話。ＡＴ＋ＷＭＵＸ＝１將激活模塊的復(fù)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(gè)字節(jié)（０ｘＡＡ）用于標(biāo)識(shí)這是一個(gè)命令包，第二個(gè)字節(jié)是ＡＴ命令長度的低八位。第三個(gè)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(biāo)識(shí)
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