嵌入式SyncML 服務(wù)器的設計與實(shí)現

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

設備的多樣性導致傳輸協(xié)議的多樣性，數據同步建立在私有協(xié)議上，每種協(xié)議只能支持有限種類(lèi)的設備、系統及數據類(lèi)型。這些不兼容的協(xié)議技術(shù)，增加了用戶(hù)、生產(chǎn)商、服務(wù)提供商、開(kāi)發(fā)商工作的復雜度，同時(shí)也限制了移動(dòng)設備的使用、數據的訪(fǎng)問(wèn)和發(fā)行。為此通信行業(yè)巨頭們制定了一個(gè)業(yè)界標準的數據同步協(xié)議，稱(chēng)為SyncML（Synchronization Markup Language，同步標注性語(yǔ)言）協(xié)議，該協(xié)議已經(jīng)得到大多數廠(chǎng)商的廣泛支持。

在筆者研發(fā)的一款藍牙車(chē)載免提設備中，采用SyncML協(xié)議實(shí)現了藍牙手機和車(chē)載設備之間的電話(huà)本同步，在接聽(tīng)來(lái)電時(shí)進(jìn)行人名提示、對電話(huà)簿條目進(jìn)行導航、選擇電話(huà)號碼撥打電話(huà)，極大地方便了用戶(hù)使用。該設備采用雙處理器，結構如圖1所示：

圖1 車(chē)載免提設備結構圖

系統采用CSR公司的BC5( BlueCore5-Multimedia External )藍牙芯片，實(shí)現SyncML的OBEX綁定協(xié)議，連接手機的同步通道進(jìn)行數據收發(fā)，主處理器采用飛思卡爾公司的MCF5251芯片，實(shí)現SyncML的表示協(xié)議、同步協(xié)議和應用程序，進(jìn)行SyncML文檔的處理、電話(huà)本保存和SyncML文檔生成，其中手機為SyncML客戶(hù)端，車(chē)載設備為服務(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(dòng)數據同步協(xié)議，采用統一格式的XML（extensible markuplanguage）語(yǔ)言進(jìn)行設備間的消息傳遞，XML類(lèi)似于HTML，而且用戶(hù)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(yǔ)言簡(jiǎn)單、開(kāi)放、可擴展的特點(diǎn)，使得整個(gè)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備和網(wǎng)絡(luò )設備，簡(jiǎn)單靈活且易于實(shí)現，按照該協(xié)議實(shí)現的產(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作為其數據同步的標準，2001年發(fā)布的WAP2.0也將SyncML作為數據同步的解決方案。

1.2 SyncML協(xié)議體系

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

（1）數據同步協(xié)議：同步協(xié)議定義了客戶(hù)端和服務(wù)器端之間消息的交互過(guò)程，同時(shí)定義了七種同步類(lèi)型：雙向同步、慢同步、客戶(hù)端單向同步、客戶(hù)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范要求必須支持的，其他同步模式未作硬性規定。在筆者研制的設備中實(shí)現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(gè)SyncML文檔就是一個(gè)遵循XML規范的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(huì )話(huà)等信息，由SyncHdr元素說(shuō)明。消息體包含一個(gè)或者多個(gè)SyncML命令，也包含需要同步的數據，由SyncBody元素說(shuō)明。

（3）傳輸方式綁定協(xié)議：為了實(shí)現不同設備之間傳輸協(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(wú)線(xiàn)會(huì )話(huà)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備的傳輸。在筆者研制的設備中實(shí)現了OBEX綁定協(xié)議。

1.3 SyncML協(xié)議框架結構

基于SyncML的同步應用框架可分為三層：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(shí)現及接口層，是架構的核心層，提供了SyncML的實(shí)現并向同步應用層提供統一的開(kāi)發(fā)接口，SyncML接口是SyncML適配器的應用編程接口，同樣也是框架實(shí)體與網(wǎng)絡(luò )傳輸的接口，并負責在應用A和應用B之間發(fā)起和維護一個(gè)網(wǎng)絡(luò )連接；上層為同步應用層。

2 SyncML 服務(wù)器設計

在藍牙車(chē)載免提系統中，以SRTK 為基礎進(jìn)行SyncML 服務(wù)器系統的設計。SRTK（SyncMLReference Toolkit）是SyncML 組織提供的一個(gè)實(shí)現工具包，不僅被國內學(xué)者研究探討，也作為很多企業(yè)級同步功能的實(shí)現基礎，SRTK 提供了一個(gè)接口統一的實(shí)現方式和命令解析方式，但并沒(méi)有提供所有的細節實(shí)現，而且沒(méi)有提供針對任何具體應用的應用程序。例如當服務(wù)器接收到手機端的SyncML 文檔后，如何對該文檔進(jìn)行命令處理，產(chǎn)生什么樣的SyncML文檔，需要開(kāi)發(fā)人員自己實(shí)現，而且SRTK 只提供了在Windows、Palma、Linux 環(huán)境下的實(shí)現，在MCF5251 上需要進(jìn)行移植。

2.1 SRTK

SRTK 分為三層：

第一層：核心層，實(shí)現SyncML 應用，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(wú)關(guān)性。管理部分對SyncML 實(shí)例、工作區進(jìn)行管理，控制緩沖區，并且在發(fā)送和接收模式間轉換；命令生成部分構造同步數據包和命令序列，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據包，提取命令，轉交給已注冊的事件響應函數或回調函數，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 工作區管理和文檔編解碼兩部分，該層具有平臺相關(guān)性。工作區管理為發(fā)送、接收的數據包托管內存，處理發(fā)送和接收的數據緩沖區，允許并發(fā)執行；文檔編解碼部分實(shí)現XML 和WBXML 文檔的編碼與解碼，壓縮或解析XML 和WBXML 的數據包。

第三層，系統數據庫層，封裝了一些系統相關(guān)的庫函數，比如內存分配和字符串處理等，把這一層單獨劃分出來(lái)是為了使整個(gè)模塊與平臺無(wú)關(guān)。

2.2 系統設計

SyncML 主應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FlexOS 上實(shí)現，對SRTK 進(jìn)行了移植，在此基礎上以回調函數的形式進(jìn)行同步命令的處理和SyncML 文檔的解析，實(shí)現客戶(hù)端對服務(wù)器端電話(huà)薄的“添加”、“更新”、“刪除”等操作，從而實(shí)現了藍牙手機與車(chē)載藍牙免提設備間的電話(huà)簿同步。OBEX 綁定協(xié)議由BC5 在其GOEP 應用剖面上實(shí)現，完成了SyncML 文檔在藍牙上的數據傳輸。

2.2.1 同步的流程

（1）建立 OBEX 連接：這部分由BC5 實(shí)現，BC5 通過(guò)SDP（服務(wù)發(fā)現協(xié)議）查詢(xún)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(jìn)行電話(huà)簿同步的前提。

（2）同步初始化：連接成功后，要進(jìn)行同步初始化的工作，在該過(guò)程中，服務(wù)器端和客戶(hù)端設備首先交換信息，主要包括能力描述、請求訪(fǎng)問(wèn)的數據庫和同步類(lèi)型、認證信息、同步錨等，然后服務(wù)器主動(dòng)發(fā)送命令通知手機開(kāi)始同步，MCF5251將包含有代碼為206的Alert命令的文檔經(jīng)由BC5轉發(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）同步處理和數據映射：BC5將從手機端接收到的SyncML文檔轉發(fā)給MCF5251，MCF5251解析該文檔，保存電話(huà)簿VCARD列表、建立ID映射表，同時(shí)生成回應的SyncML文檔，由BC5發(fā)送給手機，繼續同步過(guò)程。

（4）同步結束：當手機發(fā)送的文檔中只有Status命令時(shí),這標志著(zhù)同步結束，這時(shí)MCF5251解析VCARD列表并通知BC5同步結束，BC5斷開(kāi)與手機的OBEX連接。

2.2.2 工作區管理和內存管理

工作區管理和內存管理是整個(gè) SyncML 應用系統的核心。在系統初始化時(shí)，首先設置所有工作區最大的字節個(gè)數，然后在SyncML 例程初始化時(shí)，為當前工作區分配內存。該最大字節數需要通知手機，在消息頭（SyncHdr）中的Meta 屬性中設置，描述如下：10000這樣便定義了SyncML 文檔的最大字節數為10000。

SRTK 的移植工作主要體現在內存管理上，由于在SyncML 應用中大多情況下都需要動(dòng)態(tài)分配內存，而MCF5251 不容許動(dòng)態(tài)分配內存，為此在將SRTK 移植到MCF5251 中時(shí)，本文設計了函數MyMalloc 來(lái)靜態(tài)分配內存，其C 語(yǔ)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 是系統內存數組，該數組足夠大，可以滿(mǎn)足所有應用，SysDFC 是系統已經(jīng)分配的內存字節個(gè)數，Number 是申請的字節個(gè)數。函數返回一個(gè)指針，該指針的起始地址等于A(yíng)llMemSFS 首地址與SysDFC 的和。

2.2.3 應用程序的關(guān)鍵技術(shù)

根據近幾年手機銷(xiāo)售量，筆者選擇了6 部手機進(jìn)行同步測試，包括索愛(ài)W908c、索愛(ài)K530c、索愛(ài)W700c、諾基亞N72、諾基亞6230、諾基亞6500c。發(fā)現這些藍牙手機在SyncML同步上存在一定的兼容性問(wèn)題，實(shí)驗結果表明索愛(ài)W908c、索愛(ài)K530c、索愛(ài)W700c 不容許強制慢同步，也就是說(shuō)當手機請求與服務(wù)器進(jìn)行電話(huà)薄更新（Alert 命令代碼為200）時(shí)，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 命令的回應命令Status 的代碼為200（表示SyncML 命令成功完成）時(shí)，手機將取消此次同步。在這種情況下服務(wù)器對Alert 命令的回應命令Status 的代碼必須為508（表示服務(wù)器與客戶(hù)端同步狀態(tài)不一致時(shí)的刷新請求），這樣方可使得同步正常完成。

電話(huà)簿同步速度對用戶(hù)體驗來(lái)說(shuō)是個(gè)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上，做了如下處理以提高同步速度：（1）增大OBEX 每包字節長(cháng)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數，該操作只對部分手機有效。在同步過(guò)程中，下列情況下同步將失?。海?）同步過(guò)程中藍牙連接斷開(kāi)，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(guò)了設定的能夠接收到的最大消息的字節數或者存在語(yǔ)法錯誤，服務(wù)器將中止同步，命令BC5 斷開(kāi)與手機的連接，同步失敗。斷開(kāi)連接一定要遵守OBEX 協(xié)議，對于正在進(jìn)行的數據傳輸必須調用Abort 中止本次數據傳輸，然后才能正確斷開(kāi)連接，否則下次進(jìn)行同步時(shí)將無(wú)法正確同步。

3 結論

實(shí)驗結果表明，應用SyncML 協(xié)議能夠很好地實(shí)現藍牙手機和車(chē)載免提設備間的電話(huà)簿同步，給用戶(hù)接打電話(huà)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(dòng)設備間實(shí)現個(gè)人數據同步化，它的商業(yè)實(shí)現對于移動(dòng)計算來(lái)說(shuō)將是革命性的。本文作者創(chuàng )新點(diǎn)：采用CSR 公司的BC5 芯片和飛思卡爾公司的MCF5251 芯片，設計了嵌入式SyncML 服務(wù)器系統，實(shí)現了藍牙手機和車(chē)載設備之間的電話(huà)本同步。