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[導(dǎo)讀]嵌入式SyncML 服務(wù)器的設(shè)計與實現(xiàn)

隨著信息社會的迅速發(fā)展,需求的不斷增長,人們對設(shè)備的功能性要求也不斷地提高。

設(shè)備的多樣性導(dǎo)致傳輸協(xié)議的多樣性,數(shù)據(jù)同步建立在私有協(xié)議上,每種協(xié)議只能支持有限種類的設(shè)備、系統(tǒng)及數(shù)據(jù)類型。這些不兼容的協(xié)議技術(shù),增加了用戶、生產(chǎn)商、服務(wù)提供商、開發(fā)商工作的復(fù)雜度,同時也限制了移動設(shè)備的使用、數(shù)據(jù)的訪問和發(fā)行。為此通信行業(yè)巨頭們制定了一個業(yè)界標準的數(shù)據(jù)同步協(xié)議,稱為SyncML(Synchronization Markup Language,同步標注性語言)協(xié)議,該協(xié)議已經(jīng)得到大多數(shù)廠商的廣泛支持。

在筆者研發(fā)的一款藍牙車載免提設(shè)備中,采用SyncML協(xié)議實現(xiàn)了藍牙手機和車載設(shè)備之間的電話本同步,在接聽來電時進行人名提示、對電話簿條目進行導(dǎo)航、選擇電話號碼撥打電話,極大地方便了用戶使用。該設(shè)備采用雙處理器,結(jié)構(gòu)如圖1所示:

圖1 車載免提設(shè)備結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)采用CSR公司的BC5( BlueCore5-Multimedia External )藍牙芯片,實現(xiàn)SyncML的OBEX綁定協(xié)議,連接手機的同步通道進行數(shù)據(jù)收發(fā),主處理器采用飛思卡爾公司的MCF5251芯片,實現(xiàn)SyncML的表示協(xié)議、同步協(xié)議和應(yīng)用程序,進行SyncML文檔的處理、電話本保存和SyncML文檔生成,其中手機為SyncML客戶端,車載設(shè)備為服務(wù)器端。

1 SyncML 同步協(xié)議

1.1 協(xié)議概述

SyncML是一種行業(yè)通用的移動數(shù)據(jù)同步協(xié)議,采用統(tǒng)一格式的XML(extensible markuplanguage)語言進行設(shè)備間的消息傳遞,XML類似于HTML,而且用戶可以自定義自己的標記,便于推廣普及。

SyncML協(xié)議基于XML而定義,因而繼承了其語言簡單、開放、可擴展的特點,使得整個協(xié)議具有高度的靈活性和擴展性,可以適用于各種終端設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,簡單靈活且易于實現(xiàn),按照該協(xié)議實現(xiàn)的產(chǎn)品又能在最大程度上保證互操作性。SyncML協(xié)議從發(fā)布至今,國際上已經(jīng)有近700家公司宣布支持,3GPP也決定采SyncML作為其數(shù)據(jù)同步的標準,2001年發(fā)布的WAP2.0也將SyncML作為數(shù)據(jù)同步的解決方案。

1.2 SyncML協(xié)議體系

SyncML是一套協(xié)議集,包括數(shù)據(jù)同步協(xié)議、表示協(xié)議和傳輸方式綁定協(xié)議。

(1)數(shù)據(jù)同步協(xié)議:同步協(xié)議定義了客戶端和服務(wù)器端之間消息的交互過程,同時定義了七種同步類型:雙向同步、慢同步、客戶端單向同步、客戶端刷新同步、服務(wù)器端單向同步和服務(wù)器端刷新同步、服務(wù)器通知同步。其中雙向同步和慢同步是兼容性規(guī)范要求必須支持的,其他同步模式未作硬性規(guī)定。在筆者研制的設(shè)備中實現(xiàn)了雙向同步和慢同步。

(2)表示協(xié)議:定義了SyncML文檔的表示方式,一個SyncML文檔就是一個遵循XML規(guī)范的XML文件,它可能被拆分為多條SyncML消息。一條SyncML消息包括兩部分:消息頭、消息體。SyncML消息頭中包含有消息的路由、版本、認證、會話等信息,由SyncHdr元素說明。消息體包含一個或者多個SyncML命令,也包含需要同步的數(shù)據(jù),由SyncBody元素說明。

(3)傳輸方式綁定協(xié)議:為了實現(xiàn)不同設(shè)備之間傳輸協(xié)議的兼容性,SyncML協(xié)議底層綁定了HTTP(hypertext transfer protocol)超文本傳輸協(xié)議、WSP(wireless sessionprotocol)無線會話協(xié)議和OBEX(IrDA object exchange protocol)對象交換協(xié)議,這3種傳輸協(xié)議基本上覆蓋了所有設(shè)備的傳輸。在筆者研制的設(shè)備中實現(xiàn)了OBEX綁定協(xié)議。

1.3 SyncML協(xié)議框架結(jié)構(gòu)

基于SyncML的同步應(yīng)用框架可分為三層:最底層為通訊協(xié)議層,如HTTP、WSP、OBEX等網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議;中間層為SyncML協(xié)議實現(xiàn)及接口層,是架構(gòu)的核心層,提供了SyncML的實現(xiàn)并向同步應(yīng)用層提供統(tǒng)一的開發(fā)接口,SyncML接口是SyncML適配器的應(yīng)用編程接口,同樣也是框架實體與網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)慕涌?,并負?zé)在應(yīng)用A和應(yīng)用B之間發(fā)起和維護一個網(wǎng)絡(luò)連接;上層為同步應(yīng)用層。

2 SyncML 服務(wù)器設(shè)計

在藍牙車載免提系統(tǒng)中,以SRTK 為基礎(chǔ)進行SyncML 服務(wù)器系統(tǒng)的設(shè)計。SRTK(SyncMLReference Toolkit)是SyncML 組織提供的一個實現(xiàn)工具包,不僅被國內(nèi)學(xué)者研究探討,也作為很多企業(yè)級同步功能的實現(xiàn)基礎(chǔ),SRTK 提供了一個接口統(tǒng)一的實現(xiàn)方式和命令解析方式,但并沒有提供所有的細節(jié)實現(xiàn),而且沒有提供針對任何具體應(yīng)用的應(yīng)用程序。例如當(dāng)服務(wù)器接收到手機端的SyncML 文檔后,如何對該文檔進行命令處理,產(chǎn)生什么樣的SyncML文檔,需要開發(fā)人員自己實現(xiàn),而且SRTK 只提供了在Windows、Palma、Linux 環(huán)境下的實現(xiàn),在MCF5251 上需要進行移植。

2.1 SRTK

SRTK 分為三層:

第一層:核心層,實現(xiàn)SyncML 應(yīng)用,主要包括SyncML 管理、命令生成和命令處理三部分,該層具有平臺無關(guān)性。管理部分對SyncML 實例、工作區(qū)進行管理,控制緩沖區(qū),并且在發(fā)送和接收模式間轉(zhuǎn)換;命令生成部分構(gòu)造同步數(shù)據(jù)包和命令序列,生成同步的文檔,僅用于“發(fā)送”模式;命令處理部分解析收到的數(shù)據(jù)包,提取命令,轉(zhuǎn)交給已注冊的事件響應(yīng)函數(shù)或回調(diào)函數(shù),僅用于“接收”模式。

第二層:插件層,為核心層提供服務(wù),分為SyncML 工作區(qū)管理和文檔編解碼兩部分,該層具有平臺相關(guān)性。工作區(qū)管理為發(fā)送、接收的數(shù)據(jù)包托管內(nèi)存,處理發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)緩沖區(qū),允許并發(fā)執(zhí)行;文檔編解碼部分實現(xiàn)XML 和WBXML 文檔的編碼與解碼,壓縮或解析XML 和WBXML 的數(shù)據(jù)包。

第三層,系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫層,封裝了一些系統(tǒng)相關(guān)的庫函數(shù),比如內(nèi)存分配和字符串處理等,把這一層單獨劃分出來是為了使整個模塊與平臺無關(guān)。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計

SyncML 主應(yīng)用程序在飛思卡爾為其32 位嵌入式處理器提供的操作系統(tǒng)FlexOS 上實現(xiàn),對SRTK 進行了移植,在此基礎(chǔ)上以回調(diào)函數(shù)的形式進行同步命令的處理和SyncML 文檔的解析,實現(xiàn)客戶端對服務(wù)器端電話薄的“添加”、“更新”、“刪除”等操作,從而實現(xiàn)了藍牙手機與車載藍牙免提設(shè)備間的電話簿同步。OBEX 綁定協(xié)議由BC5 在其GOEP 應(yīng)用剖面上實現(xiàn),完成了SyncML 文檔在藍牙上的數(shù)據(jù)傳輸。

2.2.1 同步的流程

(1)建立 OBEX 連接:這部分由BC5 實現(xiàn),BC5 通過SDP(服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議)查詢手機為其SyncML 服務(wù)注冊藍牙通道,與該通道建立藍牙連接,這是進行電話簿同步的前提。

(2)同步初始化:連接成功后,要進行同步初始化的工作,在該過程中,服務(wù)器端和客戶端設(shè)備首先交換信息,主要包括能力描述、請求訪問的數(shù)據(jù)庫和同步類型、認證信息、同步錨等,然后服務(wù)器主動發(fā)送命令通知手機開始同步,MCF5251將包含有代碼為206的Alert命令的文檔經(jīng)由BC5轉(zhuǎn)發(fā)給手機,手機在成功接收并解析該文檔后,將向SyncML服務(wù)器發(fā)出同步請求。

(3)同步處理和數(shù)據(jù)映射:BC5將從手機端接收到的SyncML文檔轉(zhuǎn)發(fā)給MCF5251,MCF5251解析該文檔,保存電話簿VCARD列表、建立ID映射表,同時生成回應(yīng)的SyncML文檔,由BC5發(fā)送給手機,繼續(xù)同步過程。

(4)同步結(jié)束:當(dāng)手機發(fā)送的文檔中只有Status命令時,這標志著同步結(jié)束,這時MCF5251解析VCARD列表并通知BC5同步結(jié)束,BC5斷開與手機的OBEX連接。

2.2.2 工作區(qū)管理和內(nèi)存管理

工作區(qū)管理和內(nèi)存管理是整個 SyncML 應(yīng)用系統(tǒng)的核心。在系統(tǒng)初始化時,首先設(shè)置所有工作區(qū)最大的字節(jié)個數(shù),然后在SyncML 例程初始化時,為當(dāng)前工作區(qū)分配內(nèi)存。該最大字節(jié)數(shù)需要通知手機,在消息頭(SyncHdr)中的Meta 屬性中設(shè)置,描述如下:10000這樣便定義了SyncML 文檔的最大字節(jié)數(shù)為10000。

SRTK 的移植工作主要體現(xiàn)在內(nèi)存管理上,由于在SyncML 應(yīng)用中大多情況下都需要動態(tài)分配內(nèi)存,而MCF5251 不容許動態(tài)分配內(nèi)存,為此在將SRTK 移植到MCF5251 中時,本文設(shè)計了函數(shù)MyMalloc 來靜態(tài)分配內(nèi)存,其C 語言描述如下所示:

void * MyMalloc(unsigned int Number)
{
unsigned char * temp;
temp = (unsigned char *) AllMemSFS + SysDFC;
SysDFC += Number;
return temp;
}

其中AllMemSFS 是系統(tǒng)內(nèi)存數(shù)組,該數(shù)組足夠大,可以滿足所有應(yīng)用,SysDFC 是系統(tǒng)已經(jīng)分配的內(nèi)存字節(jié)個數(shù),Number 是申請的字節(jié)個數(shù)。函數(shù)返回一個指針,該指針的起始地址等于AllMemSFS 首地址與SysDFC 的和。

2.2.3 應(yīng)用程序的關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)近幾年手機銷售量,筆者選擇了6 部手機進行同步測試,包括索愛W908c、索愛K530c、索愛W700c、諾基亞N72、諾基亞6230、諾基亞6500c。發(fā)現(xiàn)這些藍牙手機在SyncML同步上存在一定的兼容性問題,實驗結(jié)果表明索愛W908c、索愛K530c、索愛W700c 不容許強制慢同步,也就是說當(dāng)手機請求與服務(wù)器進行電話薄更新(Alert 命令代碼為200)時,如果服務(wù)器要強制慢同步(Alert 命令代碼為201)并且服務(wù)器對Alert 命令的回應(yīng)命令Status 的代碼為200(表示SyncML 命令成功完成)時,手機將取消此次同步。在這種情況下服務(wù)器對Alert 命令的回應(yīng)命令Status 的代碼必須為508(表示服務(wù)器與客戶端同步狀態(tài)不一致時的刷新請求),這樣方可使得同步正常完成。

電話簿同步速度對用戶體驗來說是個關(guān)鍵的指標,所以筆者在保證對藍牙手機同步兼容性的基礎(chǔ)上,做了如下處理以提高同步速度:(1)增大OBEX 每包字節(jié)長度,該操作對大部分手機有效;(2)增大服務(wù)器能接收的最大消息字節(jié)數(shù),該操作只對部分手機有效。在同步過程中,下列情況下同步將失?。海?)同步過程中藍牙連接斷開,SyncML 同步服務(wù)便中止,同步失??;(2)如果服務(wù)器接收到的SyncML 文檔超過了設(shè)定的能夠接收到的最大消息的字節(jié)數(shù)或者存在語法錯誤,服務(wù)器將中止同步,命令BC5 斷開與手機的連接,同步失敗。斷開連接一定要遵守OBEX 協(xié)議,對于正在進行的數(shù)據(jù)傳輸必須調(diào)用Abort 中止本次數(shù)據(jù)傳輸,然后才能正確斷開連接,否則下次進行同步時將無法正確同步。

3 結(jié)論

實驗結(jié)果表明,應(yīng)用SyncML 協(xié)議能夠很好地實現(xiàn)藍牙手機和車載免提設(shè)備間的電話簿同步,給用戶接打電話提供了很多便利。同理,采用SyncML 協(xié)議可以在任何支持SyncML的移動設(shè)備間實現(xiàn)個人數(shù)據(jù)同步化,它的商業(yè)實現(xiàn)對于移動計算來說將是革命性的。本文作者創(chuàng)新點:采用CSR 公司的BC5 芯片和飛思卡爾公司的MCF5251 芯片,設(shè)計了嵌入式SyncML 服務(wù)器系統(tǒng),實現(xiàn)了藍牙手機和車載設(shè)備之間的電話本同步。

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