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用Winsock实现语音全双工通信
发表日期:2004-06-27作者:[转贴] 出处:CSDN  


  一、引言
  Windows 95作为微机的操作系统,已经完全融入了网络与通信功能,不仅可以建立纯Windows 95环境下的“对等网络”,而且支持多种协议,如TCP/IP、IPX/SPX、NETBUI等。在TCP/IP协议组中,TPC是一种面向连接的协义,为用户提供可靠的、全双工的字节流服务,具有确认、流控制、多路复用和同步等功能,适于数据传输。UDP协议则是无连接的,每个分组都携带完整的目的地址,各分组在系统中独立传送。它不能保证分组的先后顺序,不进行分组出错的恢复与重传,因此不保证传输的可靠性,但是,它提供高传输效率的数据报服务,适于实时的语音、图像传输、广播消息等网络传输。
  Winsock接口为进程间通信提供了一种新的手段,它不但能用于同一机器中的进程之间通信,而且支持网络通信功能。随着Windows 95的推出。Winsock已经被正式集成到了Windows系统中,同时包括了16位和32位的编程接口。而Winsock的开发工具也可以在Borland C++4.0、Visual C++2.0这些C编译器中找到,主要由一个名为winsock.h的头文件和动态连接库winsock.dll或wsodk32.dll组成,这两种动态连接库分别用于Win16和Win32的应用程序。
  本文针对话音的全双工传输要求,采用UDP协议实现了实时网络通信。使用VisualC++2.0编译环境,其动态连接库名为wsock32.dll。
二、主要函数的使用要点
  通过建立双套接字,可以很方便地实现全双工网络通信。
  1.套接字建立函数:
SOCKET socket(int family,int type,int protocol)
对于UDP协议,写为:
SOCKRET s;
s=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
或s=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,IPPROTO_UDP)
为了建立两个套接字,必须实现地址的重复绑定,即,当一个套接字已经绑定到某本地地址后,为了让另一个套接字重复使用该地址,必须为调用bind()函数绑定第二个套接字之前,通过函数setsockopt()为该套接字设置SO_REUSEADDR套接字选项。通过函数getsockopt()可获得套接字选项设置状态。需要注意的是,两个套接字所对应的端口号不能相同。
此外,还涉及到套接字缓冲区的设置问题,按规定,每个区的设置范围是:不小于512个字节,大大于8k字节,根据需要,文中选用了4k字节。

  2.套接字绑定函数
  int bind(SOCKET s,struct sockaddr_in*name,int namelen)
s是刚才创建好的套接字,name指向描述通讯对象的结构体的指针,namelen是该结构体的长度。该结构体中的分量包括:IP地址(对应name.sin_addr.s_addr)、端口号(name.sin_port)、地址类型(name.sin_family,一般都赋成AF_INET,表示是internet地址)。
  (1)IP地址的填写方法:在全双工通信中,要把用户名对应的点分表示法地址转换成32位长整数格式的IP地址,使用inet_addr()函数。
(2)端口号是用于表示同一台计算机不同的进程(应用程序),其分配方法有两种:1)进程可以让系统为套接字自动分配一端口号,只要在调用bind前将端口号指定为0即可。由系统自动分配的端口号位于1024~5000之间,而1~1023之间的任一TCP或UDP端口都是保留的,系统不允许任一进程使用保留端口,除非其有效用户ID是零(超级用户)。
  (2)进程可为套接字指定一特定端口。这对于需要给套接字分配一众所端口的服务器是很有用的。指定范围为1024和65536之间∩任意指定。
在本程序中,对两个套接字的端口号规定为2000和2001,前者对应发送套接字,后者对应接收套接字。
端口号要从一个16位无符号数(u_short类型数)从主机字节顺序转换成网络字节顺序,使用
htons()函数。
根据以上两个函数,可以给出双套接字建立与绑定的程序片断;
//设置有关的全局变量
SOCKET sr,ss;
HPSTR sockBufferS,sockBufferR;
HANDLE hSendData,hReceiveData;
DWROD dwDataSize=1024*4;
struct sockaddr_in therel.there2;
#DEFINE LOCAL_HOST_ADDR 200.200.200.201
#DEFINE REMOTE_HOST-ADDR 200.200.200.202
#DEFINE LOCAL_HOST_PORT 2000
#DEFINE LOCAL_HOST_PORT 2001
//套接字建立函数
BOOL make_skt(HWND hwnd)
{

struct sockaddr_in here,here1;
ss=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
sr=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
if((ss==INVALID_SOCKET)||(sr==INVALID_SOCKET))
{

MessageBox(hwnd,“套接字建立失败!”,“”,MB_OK);
return(FALSE);

}
here.sin_family=AF_INET;
here.sin_addr.s_addr=inet_addr(LOCAL_HOST_ADDR);
here.sin_port=htons(LICAL_HOST_PORT);
//another socket
herel.sin_family=AF_INET;
herel.sin_addr.s_addr(LOCAL_HOST_ADDR);
herel.sin_port=htons(LOCAL_HOST_PORT1);
SocketBuffer();//套接字缓冲区的锁定设置
setsockopt(ss,SOL_SOCKET,SO_SNDBUF,(char FAR*)sockBufferS,dwDataSize);
if(bind(ss,(LPSOCKADDR)&here,sizeof(here)))
{

MessageBox(hwnd,“发送套接字绑定失败!”,“”,MB_OK);
return(FALSE);

}
setsockopt(sr SQL_SOCKET,SO_RCVBUF|SO_REUSEADDR,(char FAR*)
sockBufferR,dwDataSize);
if(bind(sr,(LPSOCKADDR)&here1,sizeof(here1)))
{

MessageBox(hwnd,“接收套接字绑定失败!”,“”,MB_OK);
return(FALSE);

}
return(TRUE);

}
//套接字缓冲区设置
void sockBuffer(void)
{

hSendData=GlobalAlloc(GMEM_MOVEABLE|GMEM_SHARE,dwDataSize);
if(!hSendData)
{

MessageBox(hwnd,“发送套接字缓冲区定位失败!”,NULL,
MB_OK|MB_ICONEXCLAMATION);
return;

}
if((sockBufferS=GlobalLock(hSendData)==NULL)
{

MessageBox(hwnd,“发送套接字缓冲区锁定失败!”,NULL,
MB_OK|MB_ICONEXCLAMATION);
GlobalFree(hRecordData[0];
return;

}
hReceiveData=globalAlloc(GMEM_MOVEABLE|GMEM_SHARE,dwDataSize);
if(!hReceiveData)
{

MessageBox(hwnd,"“接收套接字缓冲区定位败!”,NULL
MB_OK|MB_ICONEXCLAMATION);
return;

}
if((sockBufferT=Globallock(hReceiveData))=NULL)
MessageBox(hwnd,"发送套接字缓冲区锁定失败!”,NULL,
MB_OK|MB_ICONEXCLAMATION);
GlobalFree(hRecordData[0]);
return;

}


  3.数据发送与接收函数;

int sendto(SOCKET s.char*buf,int len,int flags,struct sockaddr_in to,int
tolen);


int recvfrom(SOCKET s.char*buf,int len,int flags,struct sockaddr_in
fron,int*fromlen)其中,参数flags一般取0。
  recvfrom()函数实际上是读取sendto()函数发过来的一个数据包,当读到的数据字节少于规定接收的数目时,就把数据全部接收,并返回实际接收到的字节数;当读到的数据多于规定值时,在数据报文方式下,多余的数据将被丢弃。而在流方式下,剩余的数据由下recvfrom()读出。为了发送和接收数据,必须建立数据发送缓冲区和数据接收缓冲区。规定:IP层的一个数据报最大不超过64K(含数据报头)。当缓冲区设置得过多、过大时,常因内存不够而导致套接字建立失败。在减小缓冲区后,该错误消失。经过实验,文中选用了4K字节。
此外,还应注意这两个函数中最后参数的写法,给sendto()的最后参数是一个整数值,而recvfrom()的则是指向一整数值的指针。
4.套接字关闭函数:closesocket(SOCKET s)
通讯结束时,应关闭指定的套接字,以释与之相关的资源。
在关闭套接字时,应先对锁定的各种缓冲区加以释放。其程序片断为:
void CloseSocket(void)
{

GlobalUnlock(hSendData);
GlobalFree(hSenddata);
GlobalUnlock(hReceiveData);
GlobalFree(hReceiveDava);
if(WSAAysncSelect(ss,hwnd,0,0)=SOCKET_ERROR)
{

MessageBos(hwnd,“发送套接字关闭失败!”,“”,MB_OK);
return;

}
if(WSAAysncSelect(sr,hwnd,0,0)==SOCKET_ERROR)
{

MessageBox(hwnd,“接收套接字关闭失败!”,“”,MB_OK);
return;
}
WSACleanup();
closesockent(ss);
closesockent(sr);
return;

}



  三、Winsock的编程特点与异步选择机制
  1 阻塞及其处理方式
  在网络通讯中,由于网络拥挤或一次发送的数据量过大等原因,经常会发生交换的数据在短时间内不能传送完,收发数据的函数因此不能返回,这种现象叫做阻塞。Winsock对有可能阻塞的函数提供了两种处理方式:阻塞和非阻塞方式。在阻塞方式下,收发数据的函数在被调用后一直要到传送完毕或者出错才能返回。在阻塞期间,被阻的函数不会断调用系统函数GetMessage()来保持消息循环的正常进行。对于非阻塞方式,函数被调用后立即返回,当传送完成后由Winsock给程序发一个事先约定好的消息。
在编程时,应尽量使用非阻塞方式。因为在阻塞方式下,用户可能会长时间的等待过程中试图关闭程序,因为消息循环还在起作用,所以程序的窗口可能被关闭,这样当函数从Winsock的动态连接库中返回时,主程序已经从内存中删除,这显然是极其危险的。

  2 异步选择函数WSAAsyncSelect()的使用
  Winsock通过WSAAsyncSelect()自动地设置套接字处于非阻塞方式。使用Windows Sockets实现Windows网络程序设计的关键就是它提供了对网络事件基于消息的异步存取,用于注册应用程序感兴趣的网络事件。它请求Windows Sockets DLL在检测到套接字上发生的网络事件时,向窗口发送一个消息。对UDP协议,这些网络事件主要为:

FD_READ 期望在套接字收到数据(即读准备好)时接收通知;

FD_WRITE 期望在套接字可发送数(即写准备好)时接收通知;

FD_CLOSE 期望在套接字关闭时接电通知
  消息变量wParam指示发生网络事件的套接字,变量1Param的低字节描述发生的网络事件,高字包含错误码。如在窗口函数的消息循环中均加一个分支:
int ok=sizeof(SOCKADDR);
case wMsg;
switch(1Param)
{

case FD_READ:
//套接字上读数据
if(recvfrom(sr.lpPlayData[j],dwDataSize,0,(struct sockaddr FAR*)&there1,

(int FAR*)&ok)==SOCKET_ERROR0
{

MessageBox)hwnd,“数据接收失败!”,“”,MB_OK);
return(FALSE);

}
case FD_WRITE:
//套接字上写数据

}
break;
  在程序的编制中,应根据需要灵活地将WSAAsyncSelect()函灵敏放在相应的消息循环之中,其它说明可参见文献[1]。此外,应该指出的是,以上程序片断中的消息框主要是为程序调试方便而设置的,而在正式产品中不再出现。同时,按照程序容错误设计,应建立一个专门的容错处理函数。程序中可能出现的各种错误都将由该函数进行处理,依据错误的危害程度不同,建立几种不同的处理措施。这样,才能保证双方通话的顺利和可靠。 四、结论
  本文是多媒体网络传输项目的重要内容之一,目前,结合硬件全双工语音卡等设备,已经成功地实现了话音的全双工的通信。有关整个多媒体传输系统设计的内容,将有另文叙述。

参考文献
1 蒋东兴,林鄂华Windows Sockets网络程序设计指南。清华大学出版社。1995,12
2 祝小翰 Winsock编程初步,微电脑世界,1996,(8):54~60

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