Android 语音通话模块介绍（一） 开源的SIP协议栈
Android 语音通话模块介绍（一）
PJSIP简介
PJSIP包括的内容
PJSIP的优点
只需简单的编译一次，它能够在多种平台上运行（所有 Windows 系统列 , Windows Mobile, Linux, 所有 Unix 系列 , MacOS X, RTEMS, Symbian OS, 等等）。
官方宣称编译后的库，完全实现 SIP 的功能只需要 150K 的内存空间，这使得 PJISPi 不仅仅是嵌入开发的理想平台，并且实用于那些内存运行于极小内存平台的应用，这也意味着极小的用户下载时间。
这意味着极小的 CPU 运算需求下能同时实现更多的通话。
多种 SIP 功能和扩展功能，例如多人会话，事件驱动框架，会话控制（ presence ），即时信息，电话传输，等等在库文件里得以实现。
PJSIP开发人员提供了大量的极有价值的文档资料供大家使用。
PJMEDIA简介
与 PJSIP/PJLIB 一起， PJMEDIA 可运行在许多平台上，包括服务器、桌面、 PDA 系统，定制的硬件、 PDA 或移动电话。
会议桥接、多种编解码器、 丢包隐蔽 / PLC ，音频发生器，静音探测器，声学回声消除 / AEC ， RFC2833 ， RTP / RTCP 协议栈， speex/iLBC/GSM/G.711 编解码器等 。
PJMEDIA 支持频率为 16KHz 、 32Khz 的编码和解码，事实上能支持任何音频采样率，可提供高质量的采样转换。 PJMEDIA 也可以容忍一定量的网络或声音设备的不稳定和一些数据包丢失。
占用内存小，灵活性好。该媒体组件被设计成可替换成相应功能的硬件 。
PJMEDIA配备了相当不错的文档。
PJNATH简介
PJNATH的特点
实现符合 RFC5389 标准。既提供需要使用的 STUN 网络接口，又提供基于 STUN 但更高层次的框架，既 TURN 和 ICE 。
根据 RFC3489 （ STUN ） ，在前端可以执行 NAT 类型检测。该检测方法不能对所有 NAT 类型进行穿越，但该信息可能仍然是有用，以便进行故障排除，已经被 ICE 整合，因此提供了该检测方式。
TURN是一个中继通信协议，通过使用中继，并结合ICE，提供了高效的最低代价的通信路径。PJNATH中TURN的实现，符合draft-ietf-behave-turn-14草案。
ICE是一个发现两个端点之间的通信路径协议。PJNATH中ICE的实现符合draft-ietf-mmusic-ice-19.txt草案
PJLIB-UTIL简介
PJLIB简介
PJLIB 是 PJLIB-UTIL 、 PJMEDIA 和 PJSIP 唯一依赖的库，因为它提供了完整的抽象，不仅仅是操作系统依赖的属性，还包括 LIBC 的抽象，并提供了一些有用的数据结构。
PJLIB基础框架库提供的功能
. 数据结构的（ hash 表、 link 表、二叉树、等）
.caching 和 pool ；缓冲池和内存池
. 线程、互斥、临界区、锁对象、事件对象
. 定时器
. pj_str_t 字符串
.socket 的抽象 ( tcp/udp )
. 文件的读写
pjsip的整体框架图（图1.1）
如图1.1展示了PJSIP框架的各模块，可以看出从上到下，Application（pjsua）模块可调用下层所有的模块，也即是PJSUA处于最高层，其整合了下层模块的全部功能以
这也就是为什么我们基本的操作都在PJSUA这里进行。是因为通过PJSUA，我们就能很方便的深入到其他模块中。接着Application模块往下就是PJSUA_lib层，要让应用层（
PJSUA）能更好的调用，当然得有个封装好的库，这个库就是PJSUA_LIB库，称为高层用户代理库，集合SIP，Media以及NAT穿越，所以也就有了往下的PJMEDIA-CODEC和PJMEDIA（负责SDP协商媒体编码和媒体传输），PJNATH（解决NAT穿越），PJSUA-UA（提供SIP用户代理库），PJSIP-SIMPLE（实现presence和及时消息），PJSIP（核协议栈，SIP协议），PJLIB-UTIL（提供有用的工具函数）以及PJLIB（每个功能根据其所在的层次以及负责的功能提供丰富的接口）等模块。
从实现上来看，最上层为应用层，该层将在Android SDK的框架内，采用Java语言来实现；第二层为JNI层，SIP协议栈有很多种实现，其中，采用C语言的SIP协议栈在效
、速度、系统占用方面有着超越其他库（如Java协议栈）的优势，因此，该方案将在第三层采用纯C语言实现的PJSIP协议栈。为了让Java应用层能调用协议栈层，在两层之
间需要一个衔接的桥梁，这就是JNI层。最后一层是驱动层，这部分一般是由手机厂商来实现的，此处将不做重点介绍。
SIP协议栈及ＵＡ
SIP协议栈直接关系到整个系统的质量与效率，许多开源项目基本上都是采用纯C语言开发的PJSIP库。该库采用C语言开发，且源码开放，在兼容性与效率上有明显优势，不仅体积小（完整的SIP封装也不过150 KB），同时还实现了一个内存池，使得安全系数与运行效率大为提高
PJSIP协议栈
PJSIP协议栈遵循标准的SIP协议，采用分层架构：SIP／SDP消息编码解析层、传输管理层、SIP终端、事务层、会话层以及应用层等。由于SIP协议采用文本消息发送请求和响应，所以首先需要将SIP消息按照巴斯克范式（ABNF）编码和解析，这就是SIP／SDP消息编码解析层所完成的功能。传输管理层用来管理用户代理与服务器之间的请求和相应；SIP终端是PJSIP中转机制的实现，它主要负责管理各个SIP组建，例如像SIP终端实例注册组件，分发消息到事务层、会话层及应用层，回传处理结果，管理定时器、I／O队列等；事务层通过状态机机制管理SIP信令，每一次状态机状态的改变都将触发回调函数；会话层负责会话的发起与响应，一般与应用层结合在一起，用于用户交互，不同的平台有不同的实现，这里主要使用Andriod的GUI来实现。
PJSIP是一个高度封装的库，实际上它是通过PJSUA子库来实现应用的。一个完整的PJSUA生命周期，首先需要初始化，通过函数init（）来实现。在这个函数中，将创建代理、初始化变量和堆栈，以及创建一个UDP传输并在最后启动代理；第二步将为UA添加用户，如果需要的话，还要向服务器注册用户；当用户添加成功后，此时可以建立一个呼叫连接，发起会话；当会话连接成功后，就可以使用SRTP协议实时传输加密后的数据，进行通话。最后的过程是挂起或销毁呼叫。
UA原理
UA（User Agency）是协议栈的具体实现，PJSIP通过封装了的PJSUA来实现，在这一点上，大部分的SIP库都大同小异，在此将介绍UA的工作原理。
一个典型的UA包含UAC（User Agency Client）和UAS（User Agency Server）两部分。会话由UAC发起。当呼叫发起时，UAC将首先发送“IN-VITE”消息给SIP代理服务器，服务器收到“INVITE”消息后将返回一个应答“200 OK”，并回答“ACK”进行确认，同时通知主叫用户（即会话发起用户）上线通话。如果主叫端（用户端）主动结束会话，UAC将返回“BYE”消息，同时通知服务器；如果用户端收到服务器传来的“BY-E”消息，回答“200”，并结束会话。
服务器端，UAS收到UAC（用户端）发来的“INVITE”消息，首先从消息中提取出主、被叫对象，然后检查当前是否有空闲信道，若没有则返回“486 BUSY HERE”（即系统忙）消息；接着将检查被叫用户是否在服务区，如果被叫对象不在服务范围，则返回“404 NOT FOUND”（即用户不在服务区）；若被叫用户成功上线，则返回“200 OK”，同时准备开始会话。
SIP协议栈一般使用SIP统一资源定位符（URL）来标识，它根据URL来寻址，如集群用户“200”，“300”分别对应SIP用户为“[email protected]. 1.100”，“300@192．168．1．100”。本文中也使用这种方式来测试通信。
Pjsip实例分析
代码：simple_pjsua.c
/**
* simple_pjsua.c
*
* This is a very simple but fully featured SIP user agent, with the
* following capabilities:
* - SIP registration
* - Making and receiving call
* - Audio/media to sound device.
*
* Usage:
* - To make outgoing call, start simple_pjsua with the URL of remote
* destination to contact.
* E.g.:
* simpleua sip:user@remote
*
* - Incoming calls will automatically be answered with 200.
*
* This program will quit once it has completed a single call.
*/
#include
#define THIS_FILE "APP"
#define SIP_DOMAIN "example.com"
#define SIP_USER "alice"
#define SIP_PASSWD "secret"
/* Callback called by the library upon receiving incoming call */
static void on_incoming_call(pjsua_acc_id acc_id, pjsua_call_id call_id,
pjsip_rx_data *rdata)
{
pjsua_call_info ci;
PJ_UNUSED_ARG(acc_id);
PJ_UNUSED_ARG(rdata);
pjsua_call_get_info(call_id, &ci);
PJ_LOG(3,(THIS_FILE, "Incoming call from %.*s!!",
(int)ci.remote_info.slen,
ci.remote_info.ptr));
/* Automatically answer incoming calls with 200/OK */
pjsua_call_answer(call_id, 200, NULL, NULL);
}
/* Callback called by the library when call's state has changed */
static void on_call_state(pjsua_call_id call_id, pjsip_event *e)
{
pjsua_call_info ci;
PJ_UNUSED_ARG(e);
pjsua_call_get_info(call_id, &ci);
PJ_LOG(3,(THIS_FILE, "Call %d state=%.*s", call_id,
(int)ci.state_text.slen,
ci.state_text.ptr));
}
/* Callback called by the library when call's media state has changed */
static void on_call_media_state(pjsua_call_id call_id)
{
pjsua_call_info ci;
pjsua_call_get_info(call_id, &ci);
if (ci.media_status == PJSUA_CALL_MEDIA_ACTIVE) {
// When media is active, connect call to sound device.
pjsua_conf_connect(ci.conf_slot, 0);
pjsua_conf_connect(0, ci.conf_slot);
}
}
/* Display error and exit application */
static void error_exit(const char *title, pj_status_t status)
{
pjsua_perror(THIS_FILE, title, status);
pjsua_destroy();
exit(1);
}
/*
* main()
*
* argv[1] may contain URL to call.
*/
int main(int argc, char *argv[])
{
pjsua_acc_id acc_id;
pj_status_t status;
// 创建PJSIP
/* Create pjsua first! */
status = pjsua_create();
if (status != PJ_SUCCESS) error_exit("Error in pjsua_create()", status);
// 校验被叫SIP地址是否正确
/* If argument is specified, it's got to be a valid SIP URL */
if (argc > 1) {
status = pjsua_verify_url(argv[1]);
if (status != PJ_SUCCESS) error_exit("Invalid URL in argv", status);
}
// 初始化PJSUA，设置回调函数
/* Init pjsua */
{
pjsua_config cfg;
pjsua_logging_config log_cfg;
pjsua_config_default(&cfg);
cfg.cb.on_incoming_call = &on_incoming_call;
cfg.cb.on_call_media_state = &on_call_media_state;
cfg.cb.on_call_state = &on_call_state;
pjsua_logging_config_default(&log_cfg);
log_cfg.console_level = 4;
status = pjsua_init(&cfg, &log_cfg, NULL);
if (status != PJ_SUCCESS) error_exit("Error in pjsua_init()", status);
}
// 创建PJSIP的传输端口
/* Add UDP transport. */
{
pjsua_transport_config cfg;
pjsua_transport_config_default(&cfg);
cfg.port = 5060;
status = pjsua_transport_create(PJSIP_TRANSPORT_UDP, &cfg, NULL);
if (status != PJ_SUCCESS) error_exit("Error creating transport", status);
}
// 启动PJSIP
/* Initialization is done, now start pjsua */
status = pjsua_start();
if (status != PJ_SUCCESS) error_exit("Error starting pjsua", status);
// 设置SIP用户帐号
/* Register to SIP server by creating SIP account. */
{
pjsua_acc_config cfg;
pjsua_acc_config_default(&cfg);
cfg.id = pj_str("sip:" SIP_USER "@" SIP_DOMAIN);
cfg.reg_uri = pj_str("sip:" SIP_DOMAIN);
cfg.cred_count = 1;
cfg.cred_info[0].realm = pj_str(SIP_DOMAIN);
cfg.cred_info[0].scheme = pj_str("digest");
cfg.cred_info[0].username = pj_str(SIP_USER);
cfg.cred_info[0].data_type = PJSIP_CRED_DATA_PLAIN_PASSWD;
cfg.cred_info[0].data = pj_str(SIP_PASSWD);
status = pjsua_acc_add(&cfg, PJ_TRUE, &acc_id);
if (status != PJ_SUCCESS) error_exit("Error adding account", status);
}
// 发起一个呼叫
/* If URL is specified, make call to the URL. */
if (argc > 1) {
pj_str_t uri = pj_str(argv[1]);
status = pjsua_call_make_call(acc_id, &uri, 0, NULL, NULL, NULL);
if (status != PJ_SUCCESS) error_exit("Error making call", status);
}
// 循环等待
/* Wait until user press "q" to quit. */
for (;;) {
char option[10];
puts("Press 'h' to hangup all calls, 'q' to quit");
if (fgets(option, sizeof(option), stdin) == NULL) {
puts("EOF while reading stdin, will quit now..");
break;
}
if (option[0] == 'q')
break;
if (option[0] == 'h')
pjsua_call_hangup_all();
}
/* Destroy pjsua */
pjsua_destroy();
return 0;
}
simple_pjsua.c的main函数主要流程:
这里可以分析一下它的代码及流程图：
2 、 error_exit 退出应用所需要的操作
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