（计算机应用技术专业论文）基于at指令的单板软件设计.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 现代的移动通信的发展至今主要走过了两代。第一代移动通信系统( 1 g ) 是模拟制式的蜂窝移动通信系统，主要提供话音服务。第二代移动通信系统( 2 g ) 是数字移动系统，能提供低速率数据业务。随着网络的发展，数据和多媒体通 信有了迅猛的发展势头。第三代移动通信系统( 3 g ) 是一种能提供多种类型、 高质量的多媒体业务，能实现全球无缝覆盖，具有全球漫游能力，与固定网络 相兼容，并以小型便携式终端在任何时候、任何地点进行任何种类通信的通信 系统。 全文以本人在深圳实习时亲身参与开发的项目为基础，系统地介绍了3 g 数 据卡后台软件的整个系统设计过程，其中包括系统的架构设计、接口设计，通 信模块及公共模块的设计，最后详细介绍了本人亲自参与开发的短信模块的设 计和编码，并在此基础上提出了一种基于) 0 v i l 消息的可扩展框架设计模型。通 过此模型所搭建的框架具有在不修改或者少修改主框架代码的基础上增加新的 功能模块的特性。该模型提出了一种新的架构设计思想，有一定的理论意义和 实用价值。 第一章简单介绍了该项目的背景、研究现状以及研究的内容。 第二章首先介绍了a t 指令，然后说明了该项目中a t 接口的设计原则。 第三章首先介绍了整个项目的设计目标，要实现的功能以及运行环境，接 着又概况介绍了整个系统的架构设计、模块的划分和通信方法的设计等情况。 第四章在前三章的基础上对整个系统的设计过程进行了详细地说明，首先 给出了整个系统的u m l 建模图，然后介绍了系统的接口设计，最后从通信方式、 通信流程以及一些关键部分的设计等方面全面剖析了系统的框架设计和通信设 计，基本上阐明了系统的设计思想。 第五章以本人负责的短信功能模块为代表介绍了系统子模块的设计细节， 该部分着重介绍了短信模块后台的设计。 第六章介绍了项目中使用到的开源技术，这些模块也是整个系统的一个组 成部分。 最后一章对全文进行了一些总结，并在此基础上提出了一种基于l 消息 的可扩展框架设计模型，这也是本论文的创新点，最后大致谈了一下本人在参 武汉理工大学硕士学位论文 与这个项目的一些心得体会。 关键词：移动通信，3 g 数据卡，a t 指令，) 【i l 消息 i i 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t m o d e mm o b i l ec o 蚴u i l i c a t i o nd e v e l o p m e l l th a sm a i l l l yg o n et h r o u 曲t w o g e n e r a t i o n s t h ef 打s tg e n e 硼o no fm o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m s ( 1 g ) w a sa n a l o g c e l l u l a rs y s t e mf o rm o b i l ec o r n m i l l l i c a t i o ns 切n d a r dw i t hm em a i nv o i c es e r v i c e s s e c o n dg e n e r a t i o nm o b i l ec o m m u i l i c a d o ns y s t e m ( 2 g ) i sd i g i t a lc d l u l a rs y s t e m w h i c hc a np r o v i d el o w - s p e e dd a t ab u s i n e s s w i 也d e v e l o p m e mo fm en e 押o r k ，d a t a a 1 1 dm u l t i m e d i ac o r l l 叫1 1 1 i c a t i o n sh a v eh a d r a p i dd e v e l o p m e n cm o m e n m m t l l i r d g e n e r a t i o nm d b i l ec o m m u n j c a t i o ns y s t e m ( 3 g ) i sak i n do fc o m m 疵c a t i o ns y s t e m t h a nc a np r o v i d ev a r i e t yo ft y p e sa n dl l i g h - 掣【a l i t ym u l t i r n e d i ab u s i l l e s st oa c h i e v e s e a m l e s s9 1 0 b a lc o v e r a g e ，w i t hag l o b a lr o 锄i n gc a p a b i l i t y ，c o m p a t i b l ew i t l lt h ef i x e d n e t 、o r k ，a i l dc a i lc o 删n i l l l i c a c ew i 也s m a l lp o r t a b l et e h i l i i l a l sa ta 1 1 yt i m e ，a n yp l a c e f o ra n yk i n do fco 】n m u n i c a t i o n s t h i s 血e s i si i l 仃o d u c e st t l ee n t i r es o 脚a r ed e s i 目p r o c e s so f a3 gda _ t ac a r do nm e b 船i so fa ne x e r c i t a t i o nt 胁ip e r s o n a l l y 抽v o l v e di n 山ed e v e l 叩m e n to fap r o j e c ti n s h e l l z h e n ，i n c l u 曲l g m es t n l c t l l r eo f 血es y s t 咖 d e s i 弘， 血e r f k e d e s i 鲈， c o m m u 血c a t i o nm o d u l ea n dp u b l i cm o d u l ed 髂i g n a sw e l la st h ef i n a ld e t a i l e dd e s i g n a n dc o d i n go fs m s ( s h o r tm e s s a g es e r v i c e ) m o d u l e 恤ti p e r s o n a l l yi n v o l v e di n i n t h ee n d ，t l l em e s i sp r e s e m sa ne x t e n d e d 胁e w o r kd e s i g nm o d e lb 踮e do n ：k m l m e s s a g e s t h es o f t w a r es 妞l c t l l r ef o u n d e da c c o r d i n gt o 也ee x t e n d e d 丘鼬e w o r kh 矗s t h ec h a r a c t e r i s t i ct h a ti tc a na d dn e wm n c t i o nm o 血l ew l l i l en e e d sn o tm o d i 母m e c o d eo rj u s tm a k e s1 e s sm o d i 丘c a t i o n s t h i si sa l s on l e 证n o v a t i v ea s p e c to f t h et h e s i s t h et h e s i si s o r g a l l i z e da sf o l l o w i n g ： c h a p t e r1p r o v i d e sab r i e fd e s c r i p t i o no ft h ep r o j e c tb a c k g r o m l d ，血es 龇sq u o o f r e s e a r c ha n dt 1 1 ec o m e n t so f s t l l d y c h 印t e r2i n 廿d d u c e sb a s i cc o 衄越d s ，a i l dm e nd e s c 曲e sd e s i g np r i n c i p l e so f p r o j e c ti n t e a c e c h 印t e r3i n 仃o d u c e sd e s i g no b j e c t i v e so f 也ep r o j e c t ，劬c t i o n st ob ea c h i e v e d a n do p e r a t i o n a le n v 的啪e n t ，a n d 也e np r e s e n t e sas u 咖n a r yo f 出es m l c t u r eo fm e i i i 武汉理工大学硕士学位论文 一_ _ _ - _ - - - - _ - - _ _ _ _ _ 一 e n t i r es y s t e md e s i 印，m o d u l a rd i v i s i o na 1 1 dt 王l ed e s i 弘o fc o n l i n 帆i c a t i o nm e m o d s c h a p t e r4i l l u m i n a t e sd e t a i l e d l y 廿1 ee m i r es y s t e md e s i g np r o c e s so nt h eb a s i so f p r c c e d i n gt h r e ec h 印t e r s ，丘r s t 百v e sm e8 y s t e m su m l m o d e l l i n 舀a n dm e ni n 圩o d u c e s s y s t e m 缸e r l k ed e s i 印，a i l df i n a l l ym a k e sac o i 印r e h e n s i v ea n a l y s i so f 血es y s t e m e w o r kd e s i 弘a n dc o 删m l i l i c a t i o nd e s i 萨筋mc o 玎e s p o n d e n c e _ c o m m u i l i c a t i o n p m c e s s e s ，a sw e ua ss o m ek e yc o i n p o i l c n t so fm ed e s i 口a n ds o o n ，b a s i c a l l y d e s c 曲e ss y s t e md e s i 驴c o n c 印t s c h a p t e r5d e s c r f b e sm es m sm o d u l ed e s i 辨d e t a i l s 丽t 1w h i c hit a k ea sm e r e p r c s e n t a t i v es u b m o d u l eo fs y s t e m t m sp a nm a i l l l ye x p l a j n e sm eb a c k 舯u n d m o d u l ed e s i 弘o fs m sm o d u l e c h 印t e r6i 1 1 u s e s 血eu s eo fo p e ns o w c et e c h o l o g yi n 血ep r o j e c t ，m e s e m o d u l e sa r ea l s oa 工1i m e g 同p a no f t l l ew h o l e s y s t e m t h ef i n a l c h a p t e r 百v e sc o n c l u s i o n so f 恤et 1 1 e s i s ，p r e s 钉址sa 1 1e x t e n d e d 行蜘e w o r kd e s 牺m o d e lb a s e do nx m l m e s s a g e s ，孤df i n a l l y a r i z e 8w h a ti h a dl e a m e d 丘d m p a m c i p a t i n gi nm ep r o j e c t k e yw o r d s ：m o b i l ec o l n i n l l l l i c a t i o n ，3 gd a 诅c 砌，a ti i l s 订u c t i o n ，x m lm e s s a g e 武汉理1 大学硕士学位论文 1 1 课题概述 1 1 1 课题的题目及来源 第l 章绪论 课题题目：基于a t 指令的单板软件设计 课题来源：在深圳某公司实习时参与的3 g 产品软件开发项目 1 1 2 课题研究的背景 3 g 技术的出现和发展，将移动通信从窄带推向了宽带，使得移动通信系统 能够提供基于宽带、高速网络之上的丰富多彩的业务。随着这一技术的发展以 及微电子技术、大规模集成电路技术、芯片技术、操作系统软件技术的不断进 步，无线通信终端必将出现新的变革，进入全新的发展时期”】。 3 g 技术的基本目标是：全球漫游、无缝覆盖、足够的系统容量、高速数据 及多媒体业务、高的业务质量、高保密性能、适应多种用户环境。最显著的特 点是宽带多媒体通信和高速数据业务。要实现上述目标，充分体现3 g 的特点， 3 g 终端要将朝着多元化、专业化和定制化的方向前进吲。多元化的发展方向， 促使3 g 终端能够通过不断的功能融合，支持种类丰富的数据业务。 3 g 的技术特性，决定了其业务能力远强于现有的2 g ，这就对无线移动终端 的业务能力提出了新的要求，不仅要支持现有话音业务、短信业务、窄带数据 业务等，同时应支持以多媒体业务和高速数据业务为代表的宽带通信业务 3 。3 g 终端支持的主要业务种类包括话音、短信、语音消息、传真、电子邮件、电子 商务、远程文件传输、交互游戏、网页浏览、流媒体( 音频和视频) 、定位等。 这些丰富而强大的业务功能，使得3 g 终端相对2 g 而言，具有更为复杂、更为 智能化、更为个性化的特点，需要支持更多的功能与业务，提供更多的互联接 口。用户要享用这些丰富多彩的业务和功能，必须通过移动终端。移动终端业 务和功能的丰富化，必将导致移动终端硬件结构复杂化，软件功能强大化。为 了更好地支持第三方开发的丰富多彩的多媒体业务，移动终端应具有强大的处 武汉理工大学硕士学位论文 理能力和业务支持能力。 3 g 数据卡作为新兴的移动终端产品，在3 g 领域有着很大的发展前途和潜 力，本文论述的就是一个3 g 数据卡软件项目的开发和设计过程，在一定程度上 可以为数据卡软件的设计与开发方面提供参考。 1 1 3 课题研究的目的及意义 以往，移动业务多集中于语音和短信，业务和功能相对简单，运营商在终 端制造方面并没有什么特别的要求。随着移动话音市场趋于饱和，运营商将目 光逐渐转向移动数据增值业务，意欲使之成为新的业务增长点，而数据业务的 真正潜力并不只是短信等通信形式，而是移动通信与商务、娱乐等应用的融合”】。 3 g 的出现，更为运营商提供了广泛的业务种类，但要实现这些业务，不仅需要 系统的支持，同时还要借助于终端的支持来实现，因此运营商的业务实现与终 端规范标准及实现密切相关 6 】。 一方面运营商要求介入终端标准定制，寻求更好的终端标准支持和配合自 己推出的业务；另方面，终端厂商希望了解并结合运营商的业务发展需求， 开发出适合市场需求的终端产品。两方面的直接沟通和相互配合，有助于解决 日益显现的运营商业务创新与终端厂商生产滞后之间的矛盾m 。 纵观全球各大移动通信运营商，他们在不遗余力地推广个性化无线数据业 务的同时，也在促使移动终端的定制化战略成为发展的必然方向。运营商进行 手机定制是协调整个产业链有序合理发展的手段。从运营商自身的角度说，终 端定制是为了促进新业务的推广，保证业务质量，对用户负责；从终端制造业 角度说，可以促使其生产出适销对路的终端产品，从而避免其盲目生产可能导 致的产品滞销 8 。从整个行业的角度说，运营商可以通过定制手机介入终端价值 链，促进电信运营、终端制造、增值业务开发、销售渠道等产业链各个环节的 整合。 综上所述，未来的3 g 终端将是具有强大的移动通信功能，同时集p d a 、数 码相机、游戏机、多媒体播放器及其他消费类电子产品功能于体的高科技产 品，将为人们生活和工作带来极大方便。在不久的将来，移动用户就可以在自 己的3 g 终端上享受更加丰富的业务，例如用户可以通过自己的终端看移动电视、 下载m t v 和m p 3 ，可以用手机玩网络联机的3 d 游戏，可以通过手机知道家里 武汉理工大学硕士学位论文 的孩子或是老人是否安全，可以在上下班的途中控制家里的家用电器，还可以 在出差旅行的途中享受移动办公带来的便捷【9 】。 1 2 课题的研究现状 随着3 g 移动通信技术的日趋成熟、3 g 技术的完善和发展，一些新的无线 接入技术不断产生、成熟，无线接入技术种类很多，包括：蓝牙技术、无线局 域网w i f i 技术、h o m e r f 技术、w i m a x 接入技术等，而且这些技术也在产品 中互相融合渗透。例如，带有蓝牙耳机的手机，w i f i g s m w c d m a 多模 终端数据卡”“。 3 g 数据卡是一种新型的应用于p c 平台上的移动通信设备，开发与其相配 套的后台管理软件是当前3 g 软件开发领域中的一个热点。目前，国内对于3 g 终端设备尤其是3 g 数据卡的开发还处于起步阶段，只有少数几个通信设备制造 商在做这方面的研究。 1 3 本课题的研究内容 本课题的研究内容是3 g 数据卡软件的开发，具体是如何设计一个可以扩展 的程序主框架结构，在尽量少修改甚至不修改代码的基础上以满足不断变化和 增加的需求。 本文论述了一个3 g 数据卡软件项目的开发和设计过程，最后提出了一个可 扩展的框架模型，该模型具有可以扩展功能的特性，其中a t 通信层和主框架的 设计在一定程度上为以后其他数据卡软件的设计与开发提供了参考。 武汉理工大学硕士学位论文 2 1a t 指令简介 第2 章a t 指令 所谓a t 指令协议其实是由3 g p p 定义的一套与通讯设备交互的标准命令 集，目的是通过定义一套通用的国际标准，来提高不同厂商生产的设备的兼容 性。凡是支持a t 协议的通信设备都可以使用a t 指令来操作。目前a t 协议应 用非常地广泛，几乎所有的通信设备都支持a t 协议，例如：调制解调器，交换 机、手机等等】。 3 g p p 是领先的3 g 技术规范机构，是由欧洲的e t s i ，日本的a r l b 和t t c ， 韩国的t t a 以及美国的t 1 在1 9 9 8 年底发起成立的，旨在研究制定并推广基于 演进的g s m 核心网络的3 g 标准，目标是实现由2 g 网络到3 g 网络的平滑过渡， 保证未来技术的后向兼容性，支持轻松建网及系统间的漫游和兼容性m j 。 2 1 1a t 指令模式分类 ( 1 ) s m s 块模式 在a t 指令最早的模式，传输二进制格式的数据，晦涩难懂，现在已经逐渐 淡出。 ( 2 ) t e x t 模式 用文本传输数据，简单易懂，但不支持u n i c 0 d e ，在国外比较流行。 ( 3 ) p d u 模式 用十六进制传输数据，支持u n i c o d e ，国际通用，我国也使用此模式m 】。 2 1 2a t 指令系统结构图 图2 1 基本表示了a t 指令是如何与网络侧进行交互的。这里的u s e r & a p p l i c a t i o n 表示的就是本文所介绍的软件系统，m t 就是本项目中的3 g 数 据卡，n e t w o r k 表示的就是网络侧。 武汉理工大学硕士学位论文 u s e r & a p p u c a t i o n 1 1 e ：t e m i n a le q u i p m e n t i a ：t e n n i n “a 血p t e r m t ：m o b i l et e 肋j i l a l 图2 1a t 指令系统结构图 2 ，1 3a t 命令语法介绍 ( 1 ) 命令格式 图2 2 给出了a t 指令的基本格式。 n e t w o r k 图2 2a t 指令格式 m e s s a g e s 武汉理工大学硕士学位论文 ( 2 ) 命令分类 1 ) 基本命令 命令格式： 】 命令解析：其中 或者是单个字母( a z ) ，或者是“& ”字符接单个 字母。 是一个十进制数，可以是一位，也可以是多位。 最前 面的o 会被忽略。如果一个可以带 的基本命令没有带 ，则默 认的设 为o 。如果一个不能带 的基本命令带了 ，则 返回t o om a n y p a r a m e t e r s 。 2 ) 寄存器命令 所有必字母“s ”开头的命令统称为s 寄存器命令。 命令格式： s ? s = 命令解析：s 寄存器命令名由字母“s ”接上一个十进制数构成，这个十进制数 称为寄存器序数( p a r a m e t e r n u i n b e r ) 。如果寄存器序数不被识别，则说明不存在 这个命令，返回c o m m a n dn o ts u p p o r t 。每个s 寄存器保存一个字符。命 令名后面如果接“? ”表示是r e a d 命令，返回此s 寄存器当前保存的字符的 a s c i i 码值，以3 位的十进制数表示，位数不足的前面补o ；如果接“= ”表示 是s e t 命令，将 值对应的字符替换此s 寄存器保存的命令。 3 ) 扩展命令和自定义命令 扩展命令均由“+ ”开头，厂商定义的命令也是由一个特殊符号开头，例如“$ ”， “”等。本项目中使用的命令均是扩展命令，以“ ，字符开头。所有的扩展 命令和自定义命令又可以分为两类：动作命令( a c t i o nc o r r 姐a n d ) 和参数命令 ( p a r a m e t e rc o m m 龇l d ) 。 动作命令 动作命令指定完成某个具体的动作，而不仅仅是与m s 本地的参数打交道的命 令，例如a t + c c f c ，a t + c m g s 等。动作命令可能带参数也可能不带参数。动作 命令包括e x e c u t i o n 命令和t e s t 命令。 e x e c u t i o n 命令格式如下 不带参数 武汉理工大学硕士学位论文 带1 个参数 f 带多个参数 _ 命令解析： 表示多个参数，中间以“，”分隔。对于有默认值 的参数，也一并略去。如果 ：i t e r a t o ri t b a s e ；厂声明容器的迭代器 f o “i t b a s e= 扛l v e c b a s e c o n l p b e 百n ( ) ； i t b a s e i - m 二v e c b a s e c o m p e n d ( ) 十+ i t b a s e l ( i t b a s e ) - s e 也v e n t h a n m e r ( t h i s ) ；，向后台业务模块注册回调函数 ) 传入“s 指针后，每个后台业务模块将其保存下来，如何保存呢? 每个后台 业务模块包含一个i e v e n 组a n d l e r 接口指针类型的成员变量，用来存储该指针。 这样就完成了回调函数的注册，在后台业务模块执行x m l 消息后，如果要把执 行结果异步返回，那么只需使用已经保存的指针mp e v e n t h a n d l e r 调用其接口函 数o n h a l l m e r e v e m 即可，如下： m j e v e n 世a n d l e r - 0 n h 肌d l e r e v e m ( s 虹x m l r c s u l t ) ； 关于如何同步返回x m l 消息执行结果和i e v e n t h a n d l e r 接口的情况，在后面会 武汉理工大学硕士学位论文 一一说明。 最后一个函数r e l e 舶e 是释放业务模块的接口函数，在系统退出时，会调用 每个业务模块的r e l e a s e 函数，销毁自己。 4 2 3a t 通信层接口( i m t s c o m m ) 接口定义如下： c l a s