關(guān)鍵詞：TD-SCDMA系統(tǒng) SDL語言 MSC 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

１ ＳＤＬ語言介紹

ＳＤＬ（規(guī)范描述語言）廣泛地用于描述通信系統(tǒng)的行為。它是ＣＣＩＴＴ推薦的規(guī)范描述語言。經(jīng)過ＩＴＵ－Ｔ的發(fā)展和標(biāo)準(zhǔn)化，定義在蘭皮書Ｚ．１００建議中。ＩＴＵ－Ｔ在１９８８年推出了第一個(gè)正式版，以后每四年進(jìn)行一次增補(bǔ)更新。作為國際標(biāo)準(zhǔn)化的正式語言，它被用來規(guī)范實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)的描述。ＳＤＬ與其它一些相關(guān)技術(shù)如Ｚ．１２０建議——消息序列圖和Ｚ．１０５建議及抽象語法符號(hào)一起形成一個(gè)完整的描述語言。

在協(xié)議軟件的開發(fā)流程中，ＳＤＬ被應(yīng)用在系統(tǒng)規(guī)范描述和設(shè)計(jì)階段。它完全獨(dú)立于硬件實(shí)現(xiàn)與操作系統(tǒng)。Ｔｅｌｅｌｏｇｉｃ Ｔａｕ公司提供的ＳＤＬ軟件不僅可以用于規(guī)范描述和設(shè)計(jì)，還可以把ＳＤＬ的描述和設(shè)計(jì)直接生成標(biāo)準(zhǔn)的Ｃ代碼。用戶也可以直接在ＳＤＬ描述和設(shè)計(jì)中嵌入Ｃ代碼，從而完成圖１中的實(shí)現(xiàn)部分的功能。經(jīng)ＳＤＬ描述產(chǎn)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(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)集成，如ＮＵＣＬＵＥＳ、ｐＳＯＳ、Ｓｏｌａｒｉｓ、Ｖｒｔｘ、ＯＳＥ等，集成后的代碼可以直接在目標(biāo)板上運(yùn)行，從而方便用戶進(jìn)行協(xié)議軟件的開發(fā)。

與ＳＤＬ相對(duì)應(yīng)的ＭＳＣ（信息序列圖），是ＩＴＵ－Ｔ規(guī)范中用來表示信息序列的語言。在１９９１年，ＩＴＵ－Ｔ對(duì)ＭＳＣ進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。用ＭＳＣ圖可以方便地表示出信號(hào)的流向，即信號(hào)是從什么進(jìn)程發(fā)送到什么進(jìn)程，信號(hào)是否帶有參數(shù)、具體的參數(shù)值等都可以直觀地表示在ＳＤＬ ＭＳＣ圖中，這對(duì)了解和分析信號(hào)在各個(gè)模塊間的傳遞帶來了很大的方便。不僅如此，通過ＭＳＣ圖還可以將ＳＤＬ的各功能有機(jī)地聯(lián)系在一起。在軟件的跟蹤及調(diào)試過程中，使用Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ和Ｖａｌｉｄａｔｏｒ可以產(chǎn)生ＭＳＣ圖。在軟件的ＴＴＣＮ測(cè)試過程中，ＭＳＣ圖還經(jīng)常被用于分析測(cè)試的結(jié)果。通過ＭＳＣ圖還可以直觀地描述信號(hào)發(fā)送的先后次序，而這些在ＳＤＬ描述中是辦不到的。

開發(fā)的最后一步是使用ＴＴＣＮ進(jìn)行測(cè)試。ＴＴＣＮ（樹表結(jié)合表示法）是由ＩＳＯ和ＩＴＵ定義在ＩＳＯ／ＩＥＣ ９６４６－３中的一個(gè)規(guī)范測(cè)試語言，是ＩＳＯ／ＩＥＣ ９６４６的第三部分標(biāo)準(zhǔn)，用于ＯＳＩ一致性測(cè)試集的測(cè)試表示法。樹表結(jié)合表示法，顧名思義，就是采用以樹和表格為表現(xiàn)形式的測(cè)試表示法，其中表格主要用于數(shù)據(jù)類型、原語、協(xié)議觀察點(diǎn)、約束等，而樹則用于描述測(cè)試集、測(cè)試?yán)y(cè)試步。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)有效性的驗(yàn)證和通信軟件的一致性測(cè)試就顯得非常重要。

用ＳＤＬ設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是一個(gè)等級(jí)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，它包括了系統(tǒng)、功能塊和進(jìn)程等。一個(gè)系統(tǒng)可以包含多個(gè)塊，每個(gè)塊可由一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程組成。進(jìn)程是ＳＤＬ系統(tǒng)中的最小處理單元，采用ＥＦＳＭ描述，所有用戶的處理和操作都在進(jìn)程中完成。在系統(tǒng)級(jí)下定義的內(nèi)容（信號(hào)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等）可以在該系統(tǒng)下所有的塊和進(jìn)程中使用，在塊下定義的內(nèi)容可以在該塊的任何進(jìn)程中使用。

正是ＳＤＬ的這些特點(diǎn)，在開發(fā)協(xié)議軟件中起著不可比擬的作用，下面以ＳＤＬ開發(fā)ＴＤ－ＳＣＤＭＡ高層信令簡單說明ＳＤＬ的使用。

２ ＴＤ－ＳＣＤＭＡ系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

首先介紹一下ＴＤ－ＳＣＤＭＡ系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。根據(jù)ＴＳＭ協(xié)議的要求和實(shí)際開發(fā)產(chǎn)品的需要，可將ＴＤ－ＳＣＤＭＡ系統(tǒng)用戶終端協(xié)議軟件分成圖２所示的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（沒有包括分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)部分）。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)滿足ＴＳＭ協(xié)議的分層結(jié)構(gòu)，同時(shí)根據(jù)控制和軟件的需要增添了ＴＳＲ、ＨＬ１模塊，是一個(gè)ＳＤＬ塊級(jí)的ＴＤ－ＳＣＤＭＡ的ＵＥ端高層信令結(jié)構(gòu)。整個(gè)系統(tǒng)共有六個(gè)模塊，每個(gè)模塊對(duì)應(yīng)ＳＤＬ中的一個(gè)塊，每個(gè)模塊分別完成不同的功能。下面簡要介紹每個(gè)模塊的功能和接口。

ＣＭ模塊完成連接管理功能，包括呼叫控制、短消息和附加業(yè)務(wù)三部分，即圖２中的ＣＭ塊。

ＭＭ模塊完成在電路交換模式下的移動(dòng)性管理功能，實(shí)現(xiàn)ＵＥ的移動(dòng)性、安全性以及連接管理，即圖２中的ＭＭ塊。

ＴＳＲ模塊是一個(gè)信號(hào)中轉(zhuǎn)模塊，是ＭＭ子層的一部分，主要實(shí)現(xiàn)信號(hào)路由的功能；同時(shí)基于ＣＭ子層中各實(shí)體的多實(shí)例（如建立多個(gè)呼叫）特性，對(duì)ＣＭ模塊進(jìn)行多實(shí)例的管理。

ＲＲＭ模塊完成無線資源管理和控制功能。在空閑模式下，ＲＲＭ模塊執(zhí)行小區(qū)選擇和小區(qū)重選、為響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)尋呼或高層的ＲＲ建立請(qǐng)求而發(fā)起ＲＲ連接建立以及切換等任務(wù)；在ＲＲ連接建立過程中，ＲＲＭ控制ＨＬ１模塊發(fā)起立即指派過程、主信令鏈路的建立過程；在連接模式下，ＲＲＭ主要完成連接模式的資源管理，如指派、信道模式改變和切換等控制過程；處理隨路信令，如分析和處理系統(tǒng)信息類型５、類型６；發(fā)送測(cè)量報(bào)告以及對(duì)在ＦＡＣＣＨ信道上接收到的層３消息進(jìn)行分析和處理等任務(wù)。另外ＲＲＭ模塊還控制ＨＬ１模塊對(duì)服務(wù)小區(qū)和鄰近小區(qū)的測(cè)量等過程。

ＤＬ模塊完成無線連接控制功能，主要包括：信道上提供一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)鏈路的連接，不同的連接通過數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識(shí)ＤＬＣＩ區(qū)分；提供幀類型的識(shí)別機(jī)制；允許層３消息在２個(gè)層３對(duì)等實(shí)體之間進(jìn)行透明傳輸；順序控制，以保持幀通過一條數(shù)據(jù)鏈路連接后的順序；具有在數(shù)據(jù)鏈路上對(duì)格式和操作性錯(cuò)誤的檢測(cè)功能；當(dāng)出現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路的不可恢復(fù)性錯(cuò)誤時(shí)，具有向?qū)樱硨?shí)體報(bào)告錯(cuò)誤的機(jī)制；具有流量控制的功能；在ＲＡＣＨ上完成接入請(qǐng)求后，當(dāng)需要建立一條數(shù)據(jù)鏈路時(shí)具有解決沖突的功能。

ＨＬ１模塊是連接協(xié)議層與物理層的橋梁。按系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，協(xié)議層和應(yīng)用層的任務(wù)由ＡＲＭ處理器完成，ＤＳＰ處理器負(fù)責(zé)完成具體的物理層底層任務(wù)，如信源和信道的編解碼、交織、各種物理層參數(shù)的測(cè)量、擴(kuò)頻及調(diào)制等。兩種處理器之間通過中斷交換數(shù)據(jù)。ＨＬ１根據(jù)協(xié)議層的請(qǐng)求，通過對(duì)協(xié)議層的任務(wù)分解和規(guī)劃，對(duì)物理層資源進(jìn)行調(diào)度和控制。主要包括：在小區(qū)選擇過程中，ＨＬ１模塊控制物理層進(jìn)行鄰近小區(qū)的碼功率的測(cè)量，解讀ＢＳＩＣ，解讀ＤｗＰＴＳ的相位，讀取ＢＣＣＨ塊等任務(wù)；在空閑狀態(tài)下，ＨＬ１模塊控制物理層執(zhí)行服務(wù)小區(qū)和鄰近小區(qū)的測(cè)量，解讀服務(wù)小區(qū)的系統(tǒng)信息和最強(qiáng)６個(gè)鄰近小區(qū)的系統(tǒng)信息類型１，并把測(cè)量結(jié)果和讀取的系統(tǒng)信息報(bào)告給ＲＲＭ模塊；在隨機(jī)接入過程中，根據(jù)ＲＲＭ模塊的控制信號(hào)，ＨＬ１模塊控制并調(diào)度物理層執(zhí)行隨機(jī)接入過程的消息發(fā)送與接收；在連接模式下ＨＬ１控制物理層執(zhí)行數(shù)據(jù)的收發(fā)、服務(wù)和鄰近小區(qū)的測(cè)量以及切換過程等。

    圖２中，每個(gè)模塊對(duì)應(yīng)ＳＤＬ描述中的一個(gè)塊級(jí)結(jié)構(gòu)，在每個(gè)塊級(jí)結(jié)構(gòu)中又可以分成很多個(gè)進(jìn)程，高層信令可以通過ＰＨＩ信道和物理層進(jìn)行通信。向上可以通過ＭＭＩ、ＣＭＭＩ、ＭＭＳＩＭ信號(hào)和人機(jī)界面進(jìn)行信息交互。而人機(jī)界面可以由ＷＩＮＣＥ系統(tǒng)完成，硬件驅(qū)動(dòng)部分可以直接編程實(shí)現(xiàn)[３]。

３ 利用ＳＤＬ系統(tǒng)開發(fā)ＴＤ－ＳＣＤＭＡ方法

在圖２的ＴＤ－ＳＣＤＭＡ系統(tǒng)描述中，可以利用Ｔｅｌｅｌｏｇｉｃａ Ｔａｕ ＡＢ公司的ＳＤＬ Ｅｄｉｔｏｒ?qū)⑵涿枋龀蓸?biāo)準(zhǔn)的ＳＤＬ描述形式。但不是系統(tǒng)所有的部分都可以使用ＳＤＬ開發(fā)。在硬件驅(qū)動(dòng)、物理層具體的算法、信道的編解碼以及ＳＩＭ卡的操作等都需要Ｃ語言（或者其他語言）完成。最后將所有的代碼編譯成一個(gè)可以執(zhí)行的目標(biāo)代碼。具體過程如圖３所示。系統(tǒng)開發(fā)代碼運(yùn)行平臺(tái)是ＡＲＭ，操作系統(tǒng)是ＮＵＣＬＵＥＳ ＰＬＵＳ。

利用ＳＤＬ實(shí)現(xiàn)ＴＤ－ＳＣＤＭＡ高層信令軟件過程如下：

第一步：首先根據(jù)詳細(xì)報(bào)告的描述，定義出所有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。例如保存系統(tǒng)信息的結(jié)構(gòu)體、ＩＭＳＩ碼結(jié)構(gòu)、ＴＭＳＩ碼以及任務(wù)規(guī)劃等結(jié)構(gòu)定義，這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以Ｃ／Ｃ＋＋語言格式或是ＡＮＳ．１格式完成，它們都可以被ＳＤＬ使用。Ｃ／Ｃ＋＋描述可以被ＳＤＬ提供的ＣＰＰ２ＳＤＬ．ＥＸＥ工具很方便地轉(zhuǎn)換成ＳＤＬ，可以直接使用ＰＲ文本[８]。

第二步：利用ＳＤＬ工具將圖２中完成的ＴＤ－ＳＣＤＭＡ系統(tǒng)描述和生成相關(guān)的ＰＲ描述，根據(jù)需要編譯成不同的Ｃ／Ｃ＋＋代碼，最常用的有兩種：一種是在目標(biāo)板上運(yùn)行的代碼?穴通常選用Ｃａｄｖａｎｃｅｄ模式?雪，另一種是可以提供給ＴＴＣＮ測(cè)試的代碼。

第三步：由于生成的目標(biāo)代碼和測(cè)試代碼具有很好的一致性，利用ＴＴＣＮ可以檢查出ＳＤＬ設(shè)計(jì)中的問題，以保證ＳＤＬ設(shè)計(jì)的正確性。這也是利用ＳＤＬ進(jìn)行ＴＤ－ＳＣＤＭＡ系統(tǒng)開發(fā)的優(yōu)勢(shì)之一。根據(jù)ＴＳＭ １１(ＴＤ－ＳＣＤＭＡ系統(tǒng)測(cè)試規(guī)范)系列所編寫的測(cè)試?yán)?，方便進(jìn)行協(xié)議的一致性測(cè)試，最大可能地發(fā)現(xiàn)開發(fā)中出現(xiàn)的問題，避免了這些錯(cuò)誤帶到板級(jí)調(diào)試中，從而加快了軟件開發(fā)速度。

第四步：ＳＤＬ描述生成的Ｃ源代碼要在ＡＲＭ硬件系統(tǒng)上運(yùn)行，還需要與選定的ＲＴＯＳ操作系統(tǒng)進(jìn)行集成。ＳＤＬ可以與多種ＲＴＯＳ系統(tǒng)相互集成，它們的集成原理相同。根據(jù) ＳＤＬ的進(jìn)程任務(wù)，在ＲＴＯＳ系統(tǒng)中的處理情況可以分成兩種，一種是深度集成，另外一種是輕度集成。它們的效果相同，其區(qū)別在于深度集成將ＳＤＬ描述中的每一個(gè)進(jìn)程作為ＲＴＯＳ中的一個(gè)進(jìn)程來處理，而輕度集成則將整個(gè)ＳＤＬ系統(tǒng)作為一個(gè)ＲＴＯＳ進(jìn)程進(jìn)行處理。在實(shí)際應(yīng)用中，大多使用第二種方法。這種方法便于ＳＤＬ和ＲＴＯＳ系統(tǒng)的集成，集成時(shí)只需要修改ＳＤＬ的接口文件ｓｅｔｅｎｖ．ｃ。在該接口文件中，增加下列ＮＵＣＬＥＵＳ的函數(shù)：

ＮＵ＿Ｃｒｅａｔｅ＿Ｍｅｍｏｒｙ＿Ｐｏｏｌ（）

ＮＵ＿Ａｌｌｏｃａｔｅ＿Ｍｅｍｏｒｙ（）

ＮＵ＿Ｃｒｅａｔｅ＿Ｔａｓｋ（）

前兩個(gè)函數(shù)被ＮＵＣＬＥＵＳ用來分配內(nèi)存，保存ＳＤＬ進(jìn)程控制塊。ＮＵ＿Ｃｒｅａｔｅ＿Ｔａｓｋ（）函數(shù)用于創(chuàng)建ＮＵＣＬＥＵＳ的任務(wù)，它是ＳＤＬ進(jìn)程與ＮＵＣＬＥＵＳ接口的關(guān)鍵函數(shù)。該函數(shù)共有１１個(gè)參數(shù)：Ｔａｓｋ＿Ｐｔｒ、“ＳＤＬ＿ｆｎ”、ＳＤＬ＿ｍａｉｎ、０、ＮＵＬＬ、Ｓｔａｃｋ＿Ｐｔｒ、ＭＡＮＡＧＥＲ＿ＳＴＡＣＫ＿ＳＩＺＥ、ＭＡＮＡＧＥＲ＿

ＴＡＳＫ＿ＰＲＩＯＲＩＴＹ、ＭＡＮＡＧＥＲ＿ＴＩＭＥ＿ＳＬＩＣＥ、ＮＵ＿ＰＲＥＥＭＰＴ、

ＮＵ＿ＳＴＡＲＴ；其中Ｔａｓｋ＿Ｐｒｔ是指向進(jìn)程的控制塊、“ＳＤＬ＿ｆｎ”是進(jìn)程的名字、Ｓｔａｃｋ＿Ｐｔｒ是進(jìn)程的堆棧指針、ＭＡＮＡＧＥＲ＿ＳＴＡＣＫ＿ＳＩＺＥ是堆棧的大??；ＭＡＮＡＧＥＲ＿ＴＩＭＥ＿

ＳＬＩＣＥ是進(jìn)程可以占用的最大時(shí)間（以ｔｉｃｋｓ來計(jì)算）。經(jīng)過修改后的接口函數(shù)只要與ＳＤＬ生成的源代碼和操作系統(tǒng)提供的代碼一起編譯即可。每次啟動(dòng)系統(tǒng)后，ＮＵＣＬＥＵＳ將ＳＤＬ描述當(dāng)作是一個(gè)獨(dú)立的任務(wù)進(jìn)行處理。ＳＤＬ進(jìn)程由ＳＤＬ內(nèi)核管理，而整個(gè)ＳＤＬ系統(tǒng)則由ＮＵＣＬＥＵＳ管理。ＮＵＣＬＥＵＳ系統(tǒng)有自己一套完整的消息處理機(jī)制，同時(shí)ＳＤＬ生成的代碼也有自己一套信號(hào)處理機(jī)制，它們相互獨(dú)立，共同作用組成應(yīng)用系統(tǒng)[９]。

最后將ＳＤＬ生成的代碼、ＮＵＣＬＵＥＳ代碼和所編寫的硬件驅(qū)動(dòng)統(tǒng)一編寫成ＡＲＭ運(yùn)行代碼。

在整個(gè)軟件開發(fā)過程中，實(shí)際開發(fā)過程不是完全由第一步到第四步這么簡單，有時(shí)它們交織在一起。在ＴＴＣＮ以及目標(biāo)板測(cè)試中發(fā)現(xiàn)的問題反饋到設(shè)計(jì)過程，不斷修正，直到系統(tǒng)的最后完善。

從以上過程描述可以看出ＳＤＬ有以下優(yōu)勢(shì)：

(１)ＳＤＬ工具可以同時(shí)支持圖形(ＧＲ)和文本描述(ＰＲ)，并且可以相互轉(zhuǎn)換。圖形方式方便設(shè)計(jì)人員直觀了解設(shè)計(jì)結(jié)果，而文本方式便于保存。

(２)便于軟件設(shè)計(jì)，可以將詳細(xì)設(shè)計(jì)報(bào)告和代碼設(shè)計(jì)過程有機(jī)地結(jié)合在一起，ＳＤＬ可以把利用ＳＤＬ描述的詳細(xì)報(bào)告部分直接生成所需要的代碼。

(３) 由于ＳＤＬ具有一致性的目標(biāo)源代碼和測(cè)試代碼，可以利用ＴＴＣＮ直接測(cè)試，大大提高了ＳＤＬ設(shè)計(jì)的源代碼的正確性。同時(shí)ＳＤＬ具有豐富的ＭＳＣ接口，在測(cè)試的Ｖａｌｉｄａｔｏｒ、Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ、ＴＴＣＮ過程中都有ＭＳＣ圖輸出，可以提供設(shè)計(jì)人員檢查設(shè)計(jì)中存在的問題。

ＳＤＬ生成的代碼可以在多種實(shí)時(shí)多任務(wù)平臺(tái)上運(yùn)行，可以方便地與ｐＳＯＳ、Ｎｕｃｌｕｅｓ Ｐｌｕｓ、Ｓｏｌａｒｉｓ、ＶｘＷｏｒｋｓ、ＯＳＥＤｅｌｔａ等ＲＴＯＳ系統(tǒng)相互集成，具有較好的可一致性。

ＳＤＬ工具可以將整個(gè)軟件開發(fā)過程、需求報(bào)告、總體設(shè)計(jì)報(bào)告、詳細(xì)設(shè)計(jì)報(bào)告、代碼設(shè)計(jì)及測(cè)試和維護(hù)集成一體。各個(gè)部分的設(shè)計(jì)都可以使用ＳＤＬ的不同功能來描述，最大限度地節(jié)省人力和物力。

圖3 利用SDL開發(fā)TD-SCDMA系統(tǒng)模式（UE端）

    本文沒有介紹ＳＤＬ的ＵＭＬ部分可以完成軟件開發(fā)的需求分析、總體或概要設(shè)計(jì)。結(jié)合ＳＤＬ的功能，Ｔｅｌｅｌｏｇｉｃａｌ Ｔａｕ ＡＢ提供的ＳＤＬ工具將軟件開發(fā)的全過程有機(jī)地結(jié)合在一起，從需求分析到代碼生成。加快了軟件開發(fā)速度，縮短了軟件開發(fā)周期。在整個(gè)ＴＤ－ＳＣＤＭＡ高層項(xiàng)目開發(fā)中，ＳＤＬ工具軟件起關(guān)鍵作用。

但是ＳＤＬ在協(xié)議軟件的開發(fā)中也不是萬能的，雖然ＳＤＬ的描述直觀、方便，但是ＳＤＬ生成的代碼非常復(fù)雜，不便于修改和閱讀。這也是惟一對(duì)ＳＤＬ擔(dān)憂的地方。通常在生成代碼中一個(gè)不起眼的ＢＵＧ，將永遠(yuǎn)都不會(huì)找到。