摘? 要: 從實際工作出發,提出了在SDL中調用C語言函數的必要性,并給出了SDL語言中使用C語言數據類型、公共變量以及調用C語言函數的方法。這種方法具有很強的實用性,大大提高了工作效率,加快了實時多任務系統" title="多任務系統">多任務系統應用軟件的開發。此方法實際應用于第三代移動通信系統TD-SCDMA" title="TD-SCDMA">TD-SCDMA高層信令" title="信令">信令的開發,收到了良好效果。
關鍵詞: 進程? SDL? 實時多任務系統? TD-SCDMA? C語言函數? 數據類型? 公共變量
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SDL(Specification and Description Language)是CCITT推薦的規范描述語言。經過ITU-T的發展和標準化,定義在藍皮書Z.100建議中。1988年推出第一個正式版,以后每四年進行一次增補更新。作為國際標準化的正式語言,用來規范描述實時系統。目前SDL-2000是SDL最新版本。作為SDL相關技術Z.120建議——消息序列圖MSC(Message Sequence Charts)和Z.105建議——抽象語法符號ASN.1(Abstract Syntax Notation One)和SDL一起形成一個完整的描述語言。本文中介紹的SDL軟件由Telelogic Tau AB公司提供。
在協議軟件的開發流程中,SDL應用在系統規范描述和設計階段。它完全獨立于硬件實現和操作系統。Telelogic Tau公司提供的SDL軟件不僅可以用于規范描述和設計,它還可以把SDL的描述和設計直接生成標準的C代碼;用戶也可以直接在SDL描述和設計中嵌入C代碼,從而完成部分功能。經SDL描述產生的C代碼(包括嵌入的C代碼)可以直接與多種嵌入式(或非嵌入式)實時多任務操作系統(RTOS)集成,如NUCLUES、pSOS、Solaris、Vrtx、OSE等。集成后的代碼可以直接在目標板上運行,從而方便用戶進行協議軟件的開發。
雖然SDL軟件具有很強的開發功能,但是在重慶郵電學院信科公司的TD-SCDMA系統高層信令的二三層開發中,也遇到了許多問題,主要有:
(1)由于TD-SCDMA系統的高層信令是由幾個部門共同負責的,除了二三層以外還有MMI和物理層控制部分的軟件,不可能將各個部門統一使用SDL軟件共同完成系統的信令開發工作。每個部門最終提供的應該是標準的C語言源代碼" title="源代碼">源代碼,最后在實時操作系統上集成。利用SDL軟件生成的C源代碼,不便于和其它部分的代碼相互集成。
(2)高層二三層信令是一個很復雜的系統,各個進程之間需要大量的數據交換,而SDL要求所有進程間的數據交流必須通過信號來完成(雖然可以使用SDL的VIEW功能,但使用不方便)。在系統啟動后,很多數據需要進行通信,系統資源將被白白浪費在通信上面。
但是SDL的測試功能特別強大,可以從不同角度對SDL描述進行測試,發現錯誤及時返回進行修改。如果沒有SDL的TTCN測試,所有設計結果在硬件平臺上測試將困難重重,即使可以對硬件平臺運行結果進行跟蹤,也始終沒有TTCN測試結果MSC圖方便。并且SDL可以對系統任何部分獨立測試。在SDL設計結果和RTOS系統集成之前,基本保證了SDL設計階段的正確性,減少了繁瑣的板級代碼調試,從而可在較短時間內將SDL設計結果移植到硬件工作平臺,提高了工作效率。
為了SDL軟件的設計結果既可以被SDL軟件的TTCN測試又可以直接和其它C語言源代碼集成,必須解決一個問題——如何在SDL中調用C語言函數。
1 實現模式
SDL內核對SDL進程的管理采用了消息驅動事件的方法,SDL內核對SDL進程的調度是根據消息隊列中的消息來進行的。如圖1,表明了SDL進程、SDL內核和SDL信號隊列的關系。
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SDL圖形描述轉換成C源代碼,沒有系統(system)和功能塊(block)的概念,只有進程和通信,它們由SDL內核程序管理和協調。在各個進程間沒有全局變量,所有的數據交換都要通過信號來傳遞。一個進程要發送信號到另外一個進程,需要先發送到SDL信號隊列中等待SDL內核程序的處理。
在實時多任務系統的編程中,最關心的是狀態的劃分和在什么狀態下收到什么信號以及做何種處理。所以在SDL中,應該利用標準C語言源代碼對數據、信號定義并對收到的信號進行處理。要求這部分代碼既能在SDL中進行測試又可以在實時操作系統中使用。
在整個開發過程中,始終堅持這樣一個原則,利用SDL來劃分通信模塊,在協議中規定的原語盡量用信號來傳遞,而非標準的信息則使用公共變量,進程的代碼利用C語言來實現；最后利用TTCN進行全面的" title="面的">面的測試。在TD-SCDMA信令設計中證實這種設想可行。圖2就是TD-SCDMA系統部分高層軟件的開發模式圖。
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在開發的初始階段,根據TD-SCDMA系統協議TSM,考慮將系統劃分成多少個進程,各進程間需要哪些信號及全局變量數據,然后定義數據類型、編寫C語言源代碼。所有C源代碼是按照在什么狀態下接收什么信號,處理以后發送什么信號格式來完成。這樣編寫的代碼既可以在RTOS中應用,又可以滿足SDL的要求,方便TTCN的測試。如圖2利用標準C完成的源代碼可以和SDL相互集成,并且進行TTCN測試;同時又可以和RTOS系統集成,在實際硬件環境中運行。
完成的C語言源代碼,經過TTCN測試后,保證了信號處理的正確性。在軟件開發后期,只需根據協議變換作適當的程序修改和C語言源代碼的移植即可。
在SDL的說明文檔中,提到了怎樣將C語言函數應用于SDL系統;但是這種方法經過多次實驗效果均不理想,即使能夠實現也是受到諸多限制。所以舍棄了SDL提供的方法,最終找到了一種切實可行的方法,方法如3小節描述。
2 實現過程
C源代碼不能直接在SDL中使用。首先應該利用sdth2sdl.exe軟件將C語言的頭文件轉換成SDL的文本描述(PR描述),如圖3。然后在SDL的Organizer界面中,將文本描述轉換成圖形描述方式,它以SDL的SUN文件形式存在。最后在設計的SDL系統中利用use關鍵字聲明即可。具體如下:
(1)利用sdth2sdl.exe程序轉換C語言頭文件。sdth2sdl.exe是Telelogic Tau AB公司提供的可執行文件。在使用該文件時,需要操作系統裝有MSC7.00 或是MSVC++編譯器(不能是Borland C編譯器)。sdth2sdl.exe自動調用標準C的編譯器,進行C語法檢查,再將C部分代碼轉化成SDL的PR格式。sdth2sdl.exe只檢查頭文件的數據類型、數據定義以及函數的聲明。在該過程中,不檢查具體C語言函數的語法。實際上,C語言函數不能直接轉換成SDL的圖形描述或文本描述方式。
為了方便使用sdth2sdl工具,sdth2sdl是一個可以帶參數的DOS程序,格式為:
sdth2sdl? [參數選項]? 要轉換的C語言頭文件
它的參數選項如表1。在實際應用中,最常用的參數選項有n、s、I三個參數選項。
(2)將SDL的PR文件轉換成GR方式。利用SDTH2SDL
程序生成一個以PR為擴展名的SDL Package文件。在SDL的Organizer界面的Generate菜單中有“Convert to GR ...”選項,利用SDL的Convert to GR對話框完成PR文件到GR格式的轉換。生成的SDL Package文件的名字是SDL PR描述內部指定的名字。
(3)在SDL系統中聲明。在SDL進程中,不能直接使用C語言的數據類型、變量定義和函數,上面生成的是SDL Package文件,需要在system中利用SDL關鍵字use加以聲明。格式為use package文件名。
這樣可以在SDL進程中任意使用C語言頭文件的函數、數據類型及變量。雖然這些定義在SDL中都可以使用,但是它們還必須遵守SDL調用C變量和函數的規則。
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由于SDL可以調用C語言函數,基本上系統所有的處理由C語言函數來完成。所以在SDL和C源代碼所用的公共變量很少,僅僅只有一些SDL專用的數據,例如控制SDL的分支等。調用格式為:
變量賦值: Call Set_變量名
去變量值: Call Get_變量名
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雖然整個系統的任務在C源代碼中完成,但是在進行信號處理時,SDL需要保存信號到變量中(SDL描述要求),信號類型在C語言中定義。C語言數據類型轉換成SDL數據類型時,保持了原來的數據類型名字,在SDL中只要按照SDL規則定義數據即可。
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C語言函數的調用和變量調用、數據類型引用基本相同,需要注意的是函數的參數。
調用格式: Call 函數名字(函數需要的實參)
由于C語言編寫的C函數中可以使用全局變量,大大方便了C語言在SDL中的應用,需要處理的公共數據可以不以SDL信號方式進行傳遞。例如在TD-SCDMA高層信令的設計中,小區信息以及系統消息是很多進程都需要使用的,就可以作為全局變量使用。
3 舉例說明
下面的例子是在空閑狀態下收到來自物理層的測量報告IdleNcellMeasInd信號和發送到物理層進行小區BSIC解讀的BsicDecodeReq請求信號。將分以下幾個步驟來說明:
(1) C語言頭文件trr.h的編寫
所有在SDL中調用到的數據類型、全局變量和函數必須在C語言頭文件中聲明,只有聲明過的才能在SDL中調用或引用。在頭文件中可以使用任何標準C語法。在下面的頭文件中,由于篇幅關系,沒有給出詳細的下級數據類型的定義。
#ifndef __TRR__
#define __TRR__
typedef struct MessageHeader
}
??????????? int? header； ?? /*實時操作系統的數據頭，不同的RTOS的T_MsgHeaher定義不相同*/
{ T_MessageHeader；
typedef struct t_IdleNcellMeasIndTag
}
??????????? int? numMeas；??? ????????????????? /*鄰近小區數*/
??????????? NcellList? ncellList；??? ????????? /*鄰近小區標識表*/
??????????? int rscpLevelList[MAX_NCELL]； ???? /*鄰近小區功率測量結果*/
{ T_IdleNcellMeasInd；
typedef struct h_t_IdleNcellMeasInd
}
??????????? T_MessageHeader signalHeader；?? /*實時多任務系統頭標識*/
??????????? T_IdleNcellMeasInd IdleNcellMeasInd；? /*鄰近小區測量數據*/
{ H_T_IdleNcellMeasInd；
typedef struct t_BsicDecodeReqTag
}
??????????? NcellNccDecode? ncc；??? ?? /*鄰近小區BSIC數據*/
{T_BsicDecodeReq；
typedef struct h_t_BsicDecodeReq
}
??????????? T_MsgHeader ????? signalHeader；
??????????? T_BsicDecodeReq?? BsicDecodeReq；
{ H_T_BsicDecodeReq；
extern H_T_IdleNcellMeasInd? s_trr_IdleNcellMeasInd；?
??????????????????????????????????????????????????????? /*接收處理的變量*/
extern H_T_BsicDecodeReq??? s_trr_BsicDecodeReq；
? ???????????????????????????????????????????????????? /*需要發送的變量*/
int trr03_01IdleNcellMeasInd(H_T_IdleNcellMeasInd *p)；
???????????????????????????????????????????????? /*收到測量的處理程序*/
/*#include ″trr.c″*/
#endif
在trr.h中,使用sdth2sdl時應該將#include “trr.c”屏蔽,不需要將trr.c文件編譯和轉換成SDL的文本描述。但在生成SDL的TTCN或Simulator、Validator的可執行文件時,需要將C語言屏蔽符/* */去掉。這樣在生成可執行文件時,SDL將trr.c定義的內容和SDL描述直接匯合編譯連接在一起。
(2) C語言函數trr.c的編寫
在C語言頭文件中聲明的全局變量和函數實體都是在C源代碼中定義的。在trr.c文件中定義s_trr_IdleNcellMeasInd、s_trr_BsicDecodeReq全局變量和int trr03_01IdleNcellMeasInd()函數。C語言函數不直接轉換成SDL描述,可以支持標準C語言的所有使用方法。
#include “trr.h”
H_T_IdleNcellMeasInd s_trr_IdleNcellMeasInd；
?????? ????????????????????????????????? /*定義接收信號的變量*/
H_T_BsicDecodeReq? s_trr_BsicDecodeReq；
? ?????????????????????????????????????? /*定義發送信號的變量*/
int trr03_01IdleNcellMeasInd(H_T_IdleNcellMeasInd *p)
}
???? ?? int tempCount；
?????? int rscp[MAX_NCELL]；
?????? s_trr_BsicDecodeReq.signalHeader= p->signalHeader；
?????? rscp[tempCount] = p-> IdleNcellMeasInd. RscpLev-
???????????? elList[tempCount]； ????????????????? /*保存測量*/
?????? s_trr_BsicDecodeReq.BsicDecodeReq.ncc.numMeas=10；
for(tempCount=0；tempCount } ???????? s_trr_BsicDecodeReq.BsicDecodeReq.ncc.frequency ???????????????????? NUM_NCELLS]=tempCount； ???????? s_trr_BsicDecodeReq. BsicDecodeReq.ncc.syncCode ???? ????????????? [NUM_NCELLS]=tempCount； ???????? s_trr_BsicDecodeReq. BsicDecodeReq.ncc.syncDiff ???????????????????? [NUM_NCELLS]=tempCount； { return TRR_IDL；? /* # define TRR_IDL 1*/ {? /*函數的返回值表明是否需要發送BsicDecodeReq信號*/ 在該例子中,函數返回值決定了是否需要發送BsicDecodeReq信號到物理層。利用這種方法可以確定SDL描述的分支處理。 (3) sdth2sdl的使用 編寫完成trr.h文件后,就可以將trr.h文件轉換成SDL的文本描述,在DOS系統提示符下執行下列命令: sdth2sdl -n trr -s c：td_scdmaprtsm_trr.pr -o ″-Ic：bc5include -Ic：tdscdmatrrinclude″ trr.h 在編譯過程中,如果C語言源代碼編寫不正確,將有錯誤提示。必須根據提示修正所有的錯誤(每個頭文件的最后一行必須是空行),直到生成正確的tsm_rr.pr文件。在tsm_rr.pr文件中指明了SDL package的名字為trr。最后利用SDL Organizer的PR轉換到GR工具,生成trr.sun文件。 (4) SDL進程的調用 C語言在SDL中應用最終在進程中實現。根據SDL的要求,接收信號必須先保存到一個變量中,例如收到IdleNcellMeasInd信號必須先保存在tempReceiveSignal變量中;然后調用trr03_01IdleNcellMeasInd()來處理該信號,并在該處理過程中產生BsicDecodeReq信號的內容s_trr_BsicDecodeReq,由SDL發送出去。如圖4。 ? ? 在實時多任務系統中,為了提高系統的工作效率,常常用傳遞指針的方式傳遞信號,所以在上例中int trr03_01IdleNcellMeasInd()的形參是一個C語言指針的形式。在C語言轉換成SDL時,雖然可以將數據類型轉換成SDL的數據類型格式,但是在SDL中不便直接定義指針,所以將接收的信號定義成一個與函數形參相同的數據類型變量,利用SDL的“&”取地址符號,將變量轉換成指針使用。在該例中,Call trr03_01IdleNcellMeasInd(&tempReceiveSignal)。其它請參考圖4。 并不是所有的設計代碼都可以由C語言來完成,SDL信號的發送和接收機制、時鐘處理只能由SDL自己處理。其實這部分對不同的RTOS系統是不相同的,所以必須利用C語言的預編譯開關將它們分開,對不同系統作不同的編寫。 這種利用SDL調用C語言函數進行通信軟件的開發是根據實際工作需要提出的,雖然不能保證是最好的方法,但是經過長期的研究和探索,在實際中的應用充分表明了這種方法是切實可行的。TD-SCDMA系統的高層信令二三層就是利用這種方法完成的。 ? 參考文獻 1 Telelogic tau AB.Telelogic tauTM SDL suite 4.0 Getting Started. 2001 2 Telelogic tau AB.Telelogic tauTM SDL suite 4.0 Methodology Guidelines.2001 3 CWTS.TSM 04.08 Mobile radio interface layer 3 specification. V2.2.0.2002 4 Nucleus company.Nucleus PLUS internals.Accelerated Technology.2000， 0001027-001 Rev 101 5 Nucleus company.Nucleus PLUS Reference Manual. 2000，?0001026-001 Rev.102 6 Nucleus company.ARM Developer Suite Nucleus Target?Specific Notes.2000， 0001000-001 Rev.108