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

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摘要：介绍3GPP提出的一种终端设备和移动台串行通信的复用协议及嵌入式Linux系统下串行通信模块的结构和功能划分，在此基础上，提出一种实现这一复用协议的方案。目前，这一设计方案已经开发成功并广泛应用于所开发的车载移动终端产品中。

    关键词：TS27.010 串行链路复用 GPRS移动终端 嵌入式Linux

随着移动通信技术的迅速发展，具备无线通信功能的移动终端也迅速发展起来。这些移动终端支持普通的话音、短消息等业务，随着ＧＰＲＳ网络覆盖的迅速扩大，越来越多的手持／车载移动终端也开始支持ＧＰＲＳ上网业务。如何在一个终端设备上整合这些业务，这是许多移动终端设备开发者面对的问题。笔者在开发一款车载移动终端过程中，采用了３ＧＰＰ的ＴＳ ２７．０１０协议，成功地整合了这些业务。

图1 TS27.010协议栈组成与示意图

１ ＴＳ２７．０１０协议介绍

在常用的ＧＳＭ／ＧＰＲＳ通信模块中（如Ｓｉｅｍｅｎｓ的ＭＣ３５、ＷａｖｅＣｏｍ的Ｑ２４００等），只能通过一个普通９针的异步串口与终端设备ＴＥ（Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）进行通信。ＴＥ和ＭＳ?穴Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ?雪需要通过这个串口交换各种类型的数据，例如：语音、传真、数据、ＳＭＳ、ＣＢＳ、电话号码本的维护、电池状态、ＧＰＲＳ、ＵＳＳＤ等。如何在一个串口上同时支持这么多的业务？例如，在数据通信过程中，怎样发送或接收ＳＭＳ？为了解决这些问题，３ＧＰＰ提出了一个协议——ＴＳ２７．０１０协议（Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｔｏ Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）。有了Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ，即使在数据连接过程中，也可以发送ＳＭＳ。其它业务组合也可以同时进行。例如，数字语音和ＳＭＳ同时发送。Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ的存在使得一个完整的系统能够根据需要进行划分。

３ＧＰＰ 的Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ设计非常灵活，并且独立于ＭＳ／ＴＥ平台，已有的应用程序不需要改动即可工作。在设计Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ时，特别考虑到采用电池供电的设备的需求，所以包含了省电模式控制等很重要的功能，并且Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ本身在运行时也尽量使用最小的功耗和内存。
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    Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ基于ＩＳＯ的ＨＤＬＣ标准设计，工作于有多种选项的单模式下。但是Ｂａｓｉｃ Ｏｐｔｉｏｎ并不遵从ＨＤＬＣ。在基本选项模式下，Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ没有透明机制，也没有错误恢复功能。但是在高级选项（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｏｐｔｉｏｎ）模式下，使用ＨＤＬＣ的透明机制，且Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ有一个方便的再同步机制，能够在ＤＣ１／ＤＣ３（ＸＯＮ／ＸＯＦＦ）流控打开的链路上工作，且包含了错误恢复功能。

３ＧＰＰ的Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ依赖于一个控制信道。在这个控制信道上，ＴＥ和ＭＳ交换控制信息，例如参数协商、节电控制信息、流控信息等。Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ是一个可选项，如果支持这个功能，就应使用ＡＴ＋ＣＭＵＸ命令激活它。

Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ为ＴＥ和ＭＳ在一个起始／停止模式的、具有分帧功能的串行链路上传输数据流提供了一套机制。图１给出了不同的协议层及其功能示意。Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ层负责将数据按字节流的方式传输，不再进行进一步的组帧；如果数据需要按一定结构传输，就需要增加一个会聚层来完成这些功能。

Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ为ＴＥ上的进程和ＭＳ上相对应的进程提供了一条虚连接，这样ＴＥ和ＭＳ上的进程就可以通过这条虚连接通信。例如，ＴＥ上的ＳＭＳ应用程序可以通过一条Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ通道与ＭＳ上的ＳＭＳ处理程序连接起来。

ＴＳ２７．０１０规范使用８ｂｉｔ字符的ｓｔａｒｔ－ｓｔｏｐ传输模式，两个Ｍｕｌｉｔｐｌｅｘｅｒ实体间的通信使用了规定的帧格式。ＴＥ和ＭＳ之间的每个信道称为一条数据链路连接ＤＬＣ（Ｄａｔａ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ），这些ＤＬＣ被依次独立地建立起来。每个ＤＬＣ都可以有自己的流控机制。
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    Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ有三种工作模式：Ｂａｓｉｃ、Ａｄｖａｎｃｅｄ ｗｉｔｈｏｕｔ ｅｒｒｏｒ ｒｅｃｏｖｅｒｙ和Ａｄｖａｎｃｅｄ ｗｉｔｈ ｅｒｒｏｒ ｒｅｃｏｖｅｒｙ。这三种模式特点如下：

·Ｂａｓｉｃ：长度标识代替ＨＤＬＣ的透明机制；使用与ＨＤＬＣ不同的标志字；不能用于具有ＸＯＮ／ＸＯＦＦ流控的链路；从同步丢失状态中恢复需要更长的时间。

·Ａｄｖａｎｃｅｄ ｗｉｔｈｏｕｔ ｅｒｒｏｒ ｒｅｃｏｖｅｒｙ：遵从ＩＳＯ／ＩＥＣ１３２３９的异步ＨＤＬＣ过程；可以用于具备ＸＯＮ／ＸＯＦＦ流控的链路上；可以更快地从失同步状态恢复。

·Ａｄｖａｎｃｅｄ ｗｉｔｈ ｅｒｒｏｒ ｒｅｃｏｖｅｒｙ：使用了ＨＤＬＣ的错误恢复过程。

２ Ｗａｖｅｃｏｍ ＧＳＭ／ＧＰＲＳ模块Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ协议介绍

笔者选用了Ｗａｖｅｃｏｍ的Ｑ２４０３Ａ，这是一款Ｅ－ＧＳＭ／ＧＰＲＳ ９００／１８００的双频模块。这个模块支持大部分常用的ＡＴ命令，但不支持标准的ＴＳ２７．０１０协议。为了能够数据／命令复用，Ｗａｖｅｃｏｍ定义了自己的ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ协议。

Ｗａｖｅｃｏｍ的复用协议允许一条串行链路上同时进行两个会话（即虚连接）：一个ＡＴ命令的会话和一个数据通信的会话。ＡＴ＋ＷＭＵＸ＝１将激活模块的复用模式。在这种模式下，ＡＴ命令和数据都被封装成数据包。通过包头，可以区分是数据包还是ＡＴ命令包。

２．１ ＡＴ命令包格式

ＡＴ命令包帧格式如图２所示。第一个字节（０ｘＡＡ）用于标识这是一个命令包，第二个字节是ＡＴ命令长度的低八位。第三个字节由两部分组成：低３位是ＡＴ命令长度的高３位；高３位用于标识一个ＡＴ命令。ＡＴ命令的最大长度可以为２０４７字节。校验和?穴ｃｈｅｃｋｓｕｍ?雪是包中所有字节（包括头和ＡＴ命令）之和对２５６取模。

图4 Linux下串行通信数据流和函数调用示意图

   

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