基于3G無線通信網(wǎng)絡(luò)與云計算平臺的軟件下載系統(tǒng)研究

侯楓　鄭媛媛

摘 要： 采用軟件實現(xiàn)的輕量級解決方案，設(shè)計合理的結(jié)構(gòu)和接口，實現(xiàn)具有一定可擴展性及可維護性的完整的應(yīng)用系統(tǒng)。實現(xiàn)了存儲模塊分析處理業(yè)務(wù)邏輯，完成存儲模塊的分塊分區(qū)域的讀、寫和擦除功能。同時，采用多線程、軟件包拆分下載、存儲模塊分塊管理等做法進行整合形成一套適應(yīng)于云計算概念的理論，提高了研發(fā)和生產(chǎn)效率及存儲模塊的利用率，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和高效性在平臺產(chǎn)品研發(fā)過程中得到了證明。

關(guān)鍵詞： 云計算； TD?SCDMA； 3G； 存儲模塊

中圖分類號： TN92?34； TM417 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）03?0027?03

Research on software download system based on 3G wireless

communication network and cloud computing platform

HOU Feng， ZHENG Yuanyuan

（Sanmenxia Polytechnic， Sanmenxia 472000， China）

Abstract： A lightweight solution realized with software is used to design the reasonable structure and interface to implement the complete application system with a certain scalability and maintainability， the analysis and processing business logic of the storage module， and the read， write and erasure functions of the blocking and zoning of the storage module. The methods of multithreading， software package splitting multi?channel download， storage module blocking management are integrated to form a unified theory suitable for the cloud computing concept， so as to improve the development efficiency， production efficiency and utilization rate of the storage module. The stability and high efficiency of the system were proved in the research and deve?lopment process of the platform product.

Keywords： cloud computing； TD?SCDMA； 3G； storage module

信息作為現(xiàn)代化企業(yè)的寶貴資源，占據(jù)著越來越重要的地位，現(xiàn)在已經(jīng)成為現(xiàn)代化企業(yè)科學管理的基礎(chǔ)，正確決策的前提，有效調(diào)控的手段。互聯(lián)網(wǎng)、無線通信網(wǎng)絡(luò)是新時代的兩大核心產(chǎn)物，手機和電腦成為人們生活中的“必需品”，隨著云計算的出現(xiàn)和3G無線通信網(wǎng)絡(luò)的成熟，云計算與3G無線通信的交接領(lǐng)域成為了新的研究熱點[1]。

1 下載系統(tǒng)概述

一部正常工作的手機，除了要有硬件、結(jié)構(gòu)件外，還必須要有軟件支持。手機下載軟件一般是在FLASH芯片貼片前將程序燒錄在芯片中，或者等到貼片完成后采用在線下載的方式進行運作[2]。本系統(tǒng)是基于云計算概念的TD平臺系統(tǒng)中的下載模塊。

在線下載方式最大的優(yōu)點是靈活，比如說在貼片完成或者整機裝成后，需對軟件進行升級，這種情況下就比較適合采用在線下載的方式。但在大批量生產(chǎn)過程中，芯片燒錄方式效率更高。對于一款手機來說，如果用在線方式下載程序，需要的時間是10 min，但如果改用芯片燒錄方式下載同樣的程序，則只需3～4 min。同時，芯片燒錄的過程對該器件也具有檢測作用。如某款手機，生產(chǎn)初期采用在線下載的方式下載手機軟件，發(fā)現(xiàn)有少量手機的軟件不能正常進行下載，更換FLASH后可以正常下載[3]。在第二次生產(chǎn)時，改用芯片燒錄方式下載軟件，燒錄過程中發(fā)現(xiàn)有2%的FLASH不能正常運行。通過這種方式，可以將不良的FLASH檢查出來，避免在帖片后才發(fā)現(xiàn)器件的不良問題，減少了手機維修成本[4]。

2 系統(tǒng)設(shè)計

下載系統(tǒng)模擬原有硬件下載工具的流程，用戶通過PC端可以對設(shè)備上的FLASH/RAM/Memory進行讀、寫、擦除等操作，整體結(jié)構(gòu)見圖1。結(jié)合實際應(yīng)用情況，將系統(tǒng)設(shè)計為客戶端和目標端兩部分[5]。客戶端是一款基于Windows操作系統(tǒng)的GUI圖形化界面的工具，用戶通過GUI圖像化界面能夠進行參數(shù)的配置操作，以及對FLASH芯片的下載和可編程操作。而目標模塊又劃分為目標裝載模塊和目標設(shè)備可編程模塊兩個子模塊。目標裝載模塊作為設(shè)備上的一個中間件下載到ISRAM中，在設(shè)備燒錄之前，加載本模塊并讀取系統(tǒng)支持的FLASH芯片信息，包括客戶端與目標通信和信令控制[6]。

軟件環(huán)境架構(gòu)框圖如圖2所示，各部分的主要功能如下：

（1）Host system：主機系統(tǒng)架設(shè)在PC端，是整個SML系統(tǒng)的中樞，負責整個下載流程的控制、命令發(fā)送和處理，目標芯片硬件接口通過串口或者USB口與其相連 [7]。

（2）Target Device：目標設(shè)備是一塊可以被應(yīng)用程序編程的芯片，可以是FPGA，ISRAM，ESRAM，F(xiàn)LASH。

（3） TFP：Target Feedback path，是分布在芯片上對客戶端軟件的狀態(tài)進行報告的模塊。

（4） TDP/TDI：Target Device Programmer，硬件芯片驅(qū)動模塊能夠完成對目標芯片的讀、寫、映射、擦除等操作。

基于以上理論目標端軟件的架構(gòu)如下：

如圖3所示各模塊層獨立運行操作，且層與層之間的應(yīng)用可編程接口（API）被明確定義。

（1） Application Layer：應(yīng)用層是控制軟件的信令處理序列和從其他層調(diào)用所需功能的模塊，包括時序安排、命令的解析和執(zhí)行等功能。

（2） Protocol Layer：協(xié)議層負責將從主機系統(tǒng)中得到的協(xié)議數(shù)據(jù)包進行解碼[8]。同樣，發(fā)送數(shù)據(jù)包到主機系統(tǒng)時，協(xié)議層負責對必要的協(xié)議進行打包。協(xié)議層只對應(yīng)用層開放了接口，所以只能通過應(yīng)用層進入?yún)f(xié)議層。

（3） Communication Layer：通信傳輸層主要分布了現(xiàn)在可用芯片的驅(qū)動信息，是目標芯片和主機系統(tǒng)的接口部分，即為標準的USB口和串口通信層。

（4） Target Device Driver Layer：目標設(shè)備驅(qū)動層。

3 功能層實現(xiàn)

3.1 協(xié)議層

協(xié)議層負責將從主機系統(tǒng)中得到的協(xié)議數(shù)據(jù)包進行解碼。同樣，發(fā)送數(shù)據(jù)包到主機系統(tǒng)時，協(xié)議層負責對必要的協(xié)議進行打包。協(xié)議層只對應(yīng)用層開放接口，所以只能通過應(yīng)用層進入?yún)f(xié)議層。

接口描述：本層接口只對本層開放并提供編碼和解碼功能。

VOID ProtocolHandler （PACKET * protocolPacket），

typedef struct packet {

unsigned char cmdID；

unsigned char *pDataBuffer ；

unsigned int dataBufLen；

unsigned char pktDirection；

具體參數(shù)描述如下：

cmdID：是Command Identity的縮寫，在協(xié)議內(nèi)容被協(xié)議層解碼之后從客戶端得到包括反饋符在內(nèi)的數(shù)據(jù)包，客戶端收到時進行數(shù)據(jù)信息的確認。

pDataBuffer：是一個指針，指向從客戶端收到的或者準備發(fā)送到客戶端的數(shù)據(jù)包存放的緩存寄存器區(qū)。

dataBufLen：表示存放在緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)的長度，該參數(shù)映射自pDataBuffer。

pktDirection：用于存放接收自或者發(fā)送至客戶端的地址（路徑）的數(shù)據(jù)，如果是接收自客戶端，“DATA_FROM_HOST”賦值給這個參數(shù)指示協(xié)議層模塊進行解碼；如果是發(fā)送到客戶端，“DATA_TO_HOST”則指示進行編碼。

所以，當協(xié)議層模塊從客戶端接到的參數(shù)pktDirecton的值為DATA_FROM_HOST，協(xié)議層進行解碼操作；相反如果接到的參數(shù)pktDirecton的值為“DATA_TO_HOST”，協(xié)議層則進行編碼操作。

這個流程的主要功能是進行數(shù)據(jù)包的編碼和解碼操作，Checksum用來進行數(shù)據(jù)包的計算，進行數(shù)據(jù)包接收或者發(fā)送校驗，如果數(shù)據(jù)包數(shù)量相符那么傳送成功，否則視為失敗并返回。另外，pDataBuffer，dataBufLen和cmdID參數(shù)兼?zhèn)涓虏⒃谕ㄐ懦晒Φ那闆r下返回的功能。

3.2 目標設(shè)備層

設(shè)備接口模塊在程序運行時動態(tài)加載設(shè)備驅(qū)動，用一個指針區(qū)分表示一款芯片的驅(qū)動程序。這樣應(yīng)用層可以很好地區(qū)分各種不同的芯片模塊。

API描述：

STATUS AccessTargetDevice

（

unsigned long deviceID，

unsigned char devOperation，

struct deviceCtrl *pDevCtrlParams，

）

deviceID：表示芯片族。

DeviceID表示各種圖同型號的AMDFlashesa如下：

AM29F800BB=0x2258

AM29F800BT=0x22D6

AM29LV800BB=0x225B

AM29LV800BT=0x22DA

AM29LV160BT=0x22C4

AM29LV320DT=0x22F6

devOperation：表示對該模塊FLASH芯片進行操作的權(quán)限，比如只讀、只寫、可讀寫或者可擦除。

3.3 通信傳輸層

Communication Layer：通信傳輸層，這一層主要分布了現(xiàn)在可用芯片的驅(qū)動信息，是目標芯片和主機系統(tǒng)的接口部分，即為標準的USB口和串口通信層。通信傳輸層結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 通信傳輸層結(jié)構(gòu)

API列表：

STATUS ReadHostData （unsigned char *pDataBuffer， unsigned char numberOfBytes）

STATUS WriteHostData （unsigned char *pDataBuffer， unsigned char numberOfByte）

STATUS ChangeDriverConfig （unsigned char *pConfigData， unsigned char configDataLength）

API描述：

STATUS ReadHostData （

unsigned char * pDataBuffer， /* buffer pointer*/

unsigned char numberOfBytes /*no of byte to be read*/

）

Return Value： ERROR or SUCCESS

STATUS WriteHostData （

unsigned char *pDataBuffer， /* buffer pointer*/

unsigned char numberOfBytes /* no of bytes to be sent */

）

Return Value： ERROR or SUCCESS

STATUS ChangeDriverConfig（

unsigned char *pConfigData， /* buffer pointer that contains driver configuration information*/

unsigned char configDataLength

）

Return Value： ERROR or SUCCESS

4 FLASH模塊規(guī)劃方案

在本研究方案中，硬件的設(shè)計采用64 MB FLASH作為永久存儲設(shè)備，存儲軟件代碼、主要的數(shù)據(jù)（包括初始化數(shù)據(jù)等）、加密信息、本地化信息等終端軟件運行時所需要的一切資源，同時還將給手機用戶提供一定的存儲空間，用于存放圖片、媒體文件等。

BSP：使用Binary Format進行存儲，存放系統(tǒng)啟動代碼（ARM側(cè)），該數(shù)據(jù)段可以通過軟件工具進行改寫。

Code in ARM926EJ?S（ARM側(cè)代碼段）使用Binary Format進行存儲，存放OS＼NetX＼FileX＼Lib（包括GUI，Device Manager和Mobile Enable）＼MeCo＼APP和Daemons的代碼段和數(shù)據(jù)段。由于FLASH的速度接近于Extend PSRAM的速度，因此原則上代碼段將留在FLASH上進行執(zhí)行，該數(shù)據(jù)段可以通過軟件進行讀寫。

DSP側(cè)代碼段：使用Binary Format進行存儲，存放協(xié)議物理層軟件的代碼段和初始化數(shù)據(jù)段。

AMR代碼段：存放AMR代碼段和初始化數(shù)據(jù)段。

User Region（用戶數(shù)據(jù)區(qū)）：使用文件系統(tǒng)，格式為FAT或者FAT32。存放包括圖片文件、媒體文件等在內(nèi)的用戶數(shù)據(jù)，對用戶可見，用戶可以通過文件管理器或者某個特定的應(yīng)用軟件的方式進行維護管理。

NVRAM區(qū)域：用于存儲系統(tǒng)各部分軟件初始化所需的數(shù)據(jù)及一些可變的配置選項。初始化所需的數(shù)據(jù)在生產(chǎn)測試模式下寫入，可變配置選項可以通過特定的接口進行操作。用戶需要存放的一些選項也可以放在這個區(qū)域。

NVRAMdata區(qū)域：主要存放短消息、電話本及應(yīng)用MMI資源數(shù)據(jù)。

異常保存區(qū)域：主要存儲系統(tǒng)異常時的一些信息。

5 結(jié) 論

在研究下載系統(tǒng)時，本文結(jié)合云計算的概念并整合現(xiàn)有的TD?SCDMA通信平臺以及現(xiàn)有下載方式的最優(yōu)、最低成本、最高效的解決方案，設(shè)計并實現(xiàn)了完整的符合TD?SCDMA通信平臺架構(gòu)要求的應(yīng)用系統(tǒng)。在通信管理模塊中，完成信令的傳輸，數(shù)據(jù)的控制與監(jiān)控，在FLASH模塊中對存儲片進行分塊管理，數(shù)據(jù)分塊多線程同時下載，結(jié)合高層協(xié)議棧模塊，實現(xiàn)了基于云計算概念進行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)備份以及無線下載傳輸，貫穿系統(tǒng)各個模塊，并采用MD5加密算法提供安全性保障。

參考文獻

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