TAPI软电话通信系统的模块化设计

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首先分析了TAPI协议的结构、通信编程原理和编程应用环境，重点介绍了TAPI协议的层次化模型结构及其模块化设计方法，该方法可以对进一步研究和开发TAPI软电话应用产品提供借鉴。
       
        1引言
       
        TAPI：“电话应用程序接口”的简称（ Te lephonyApplication Programm ing Interface ）。它是微软与INTEL共同开发的用于直接控制电话通信系统的函数集，是微软计算机电话集成（ CTI）计划的核心，是微软的w indow s开放式服务体系（WOSA ）的一部分。它将电话、电话网和计算机的功能进一步集成起来，现在的计算机技术不仅可以处理语音通信等低级应用，还能处理视频等高级应用。
       
        计算机技术使得电话有软件化趋向，其优势是使电话可以变得灵活，方便地按具体要求实现电话的基本功能以及附加功能。软电话需要和通信硬件设备交互，目前主要有两种实现方法：一是利用电脑板卡和设备公司提供的DLL来实现，但功能有一定的局限性；二是利用协议公开的标准编程接口，但难度大，参数复杂不易实现。本设计利用标准编程接口TAPI，为了便于系统的集成和开发，重点介绍以统一短消息的形式实现应用系统和通信设备之间交互的TAPI模块化设计方法。该模块化组件与系统集成度高，可以方便的实现各种电话与控制功能。
       
        2 TAPI作用及结构分析
       
        2. 1 TAPI在软电话系统中的作用
       
        由于TAPI应用是电讯应用，需要连接PC电脑和通讯硬件设备，TAPI运行在PC机上并监控通讯硬件设备，所以首要任务是建立硬件环境。对于VOIP应用通信系统来说，软交换服务器是IP电话网的控制核心，同时落地接入PSTN （公共电话网），PC机与软交换服务器处于同一网段，TAPI与硬件交互也将通过网络使用TCP/ IP协议连接。本设计的开发平台是基于如下软交换系统，系统如图1所示。

       
       
        图1软交换系统

         
        与新硬件被安装到PC机上相似，需要在PC机上安装驱动程序，但这个驱动并不是软交换服务器的驱动，而是这个软交换服务器上TAPI的驱动，这个驱动通常被称为“TAPI客户端”，目的是使PC机上的TAPIDLL能“找到”该软交换机的TAPI，并能与之通讯。
       
        2. 2 TAPI的结构分析
       
        TAPI实际上是由TAPI、TSPI（ Telephony Serv iceProv ider In terface）电话服务提供者接口和MSPI（M edia Serv ice Prov ider Interface）媒体服务提供接口三个部分组成的。TAPI是一个为程序员提供的工具包，它和MSPI一起使微软视窗环境下的用户能够开发电话应用程序。TSPI也是一个为程序员提供的工具包，使他们能够进行后端服务的开发，以操纵来自符合TAPI规范的应用请求，也就是说，它提供了一种连接到某一特定设备的方法。服务守护程序（ TAPI Server）就是基于TSPI接口设计的，它直接驱动通信设备并通过与TAPI动态连接库进行交互为应用程序提供电话服务，其总体结构示意图如图2所示。

       
       
        图2 TAPI总体结构示意图

         
        3 TAPI的模块化设计
       
        本设计主要以C++类的设计思想，在MFC （微软基础类）的框架下实现对TAPI的封装。由于TAPI的函数调用非常复杂，参数个数和形式多种多样，为了便于系统集成和应用程序的开发，设计了3个控制类： TAPI应用控制类Tap iApp lication、TAPI线路控制类Tap iLine、TAPI通话控制类Tap iChannel.Tap iApplication是对整个TAPI的监控，是应用程序和通信设备的交互站； TapiL ine是对TAPI线路的管理，它根据应用指令操作线路通话； Tap iChannel是对具体一路通话的管理，它根据线路指令操作对应的通信设备并实时报告设备状态，这3个类的调用关系如图3所示。

       
       
        图3 TAPI调用结构

         
        首先需要TAPI的定义文件。由于TAPI与W indow s集成，定义文件在安装好W indow s操作系统后就可以被找到。以C语言方式提供的TAPI. H和TAPI32. dll文件，包含了所有TAPI结构和功能的定义。如果使用C、VC或VB开发应用，只要在相关的开发环境中设置，将文件引入所要开发的应用项目即可；如果使用De lph i开发，需要将TAPI. H转化为Delphi中的头文件，再将这个pas文件引入即可；如果使用Java开发，需要TAPI的c lass文件。
       
        该设计以VC的MFC为例对TAPI的功能进行模块化实现，开发过程不需要通讯硬件的支持，调试和运行需要与通讯硬件交互，且该组件能很好的向上向下兼容。
         
          3. 1 TAPI应用控制类设计
       
        TapiA pplicat ion是对TAPI的管理，它处于调用结构的顶层，通过下层的服务为上层应用程序提供透明、规格化的信息服务。在通过TAPI进行远程通信程序设计时，必不可少的是要调用lineIn itia lizeEx（ ）函数以初始化TAPI，以及调用lineOpen（ ）函数以打开线路，然后才能使用TAPI进行监控和代理呼叫等功能。除此之外，为了编写可靠的远程通信程序，还应调用有关检测线路设备能力的函数lineGetDevC aps（ ），检测TAPI版本兼容性函数lineN egotiateAPIV ersion（ ），检测线路当前使用状态的函数lineSetStatusM essages（ ）等以适应各种情况。最后调用lineC lose（ ）函数来关闭线路，调用lineShutdow n（ ）函数将应用程序与TAPI断开。
       
        为了使TAPI便于操纵，适应不同的应用开发环境，本文设计了In itia liseTAPI（ ）这个不要参数的初始化函数，把初始化和协商TAPI版本所需要的参数通过内联机制进行整合，避免了过多的参数传递。初始化成功后表明应用程序已经获得TAPI的数据结构和应用句柄。为了便于对通信设备的控制，需要和通信设备取得联系并打开通信线路。本文设计了OpenValidL ines（ ）这个不加参数的函数，只要成功返回后就可以对通信线路、通信设备进行控制了，其函数声明如下：
       
        class T apiApplicat ion
       
        {
       
        pub lic：
       
        Tap iApp lication（ CTap isamp leD lg lg） ；
       
        ~ T apiApplicat ion（ ）；
       
        / / TAPI helper funct ions
       
        BOOL InitialiseTAPI（ ） ； / / Initialize TAPI
       
        void ShutdownTAPI（ ）； / /C lose TAPI
       
        void OpenV alidL ines （ ） ； / /Open the lines o fTAPI
       
        / / Variab les
       
        CTapisamp leD lg lg；
       
        HLINEAPP m_hLineApp； / / App lication handle
       
        DWORD m_NumDevs； / / Number of dev ices
       
        DWORD * m _ ApiV ersions； / / API versions
       
        PTAPILINE* m_pL ines； / / Device variables
       
        LONG m _Curren tL ine； / / currently se lected
       
        ADDRARRAY m_AddressA rray；
       
        }；
       
        TAPI初始化工作和有效线路的打开这些复杂的功能，通过函数内置或全局变量传递，整合成一个不要参数并且返回值为布尔类型的API函数。应用程序只要调用这两个函数就可以实现对TAPI设备的监控和操作。
       
        3. 2 TAPI线路控制类设计
       
        Tap iLine是对TAPI线路的管理，为了使程序的结构更为清晰和易于升级以及为了使TAPI能够更方便的移植到别的应用程序中，把TAPI函数中用于实现功能的一部分函数和数据结构封装成一个类来使用。下面就是通过V ISUALC + +编程实现对TAPI线路控制函数封装类的头文件。
       
        class T apiL ine {
       
        private：
       
        TapiA pplicat ion ainA pp； / / paren t object
       
        DWORD m _LineID； / / My index
       
        HLINE m _ hL ine； / / M y line hand le typedef
       
        CL ist
       
        ExtensionLis；t m_extensionLis；t
       
        / / the list of call channe l
       
        public：
       
        TapiL ine（ TapiApp licat ion
       
        ~ Tap iLine（ ） ；
       
        vo id OnEvent （ DWORD Device， DWORD Msg，
       
        DWORD Param1， DWORD Param2， DWORD Param3）；
       
        HRESULT Open （ DWORD L ineID， DWORD
       
        Ca llPr iv ilege， DWORD Med iaModes）；
       
        TapiChanne*l getChannel（ DW dwAddressID）；
       
        TapiChanne*l getChanne lCall（HCALL hcall） ；
       
        / / Functions to support te lephony commands
       
        BOOL M akeCa ll （ DWORD dwAddressID， LPCT？？
       
        STR pszA ddress） ；
       
        vo id D ropCall（ DWORD dwA ddressID） ；
       
        vo idHo ldCall（ DWORD dwA ddressID） ；
       
        vo id UnholdC all（ DWORD dwAddressID） ；
       
        vo id B lindT ransferCa ll （ DWORD dwAddressID，
       
        LPCTSTR pszAddress） ；
       
        vo id R edirect （ DWORD dwAddressID， LPCTSTR
       
        pszAddress） ；
       
        vo id Ca llStatus（ DWORD dwAddressID ）；
       
        vo id Ca llInfo（ DWORD dwA ddressID） ；
       
        vo id Addressstatus（ ） ；
       
        }；
       
        TapiL ine通过复杂的参数传递机制，封装了大量的内部变量，通过API接口以统一短消息的形式接收用户指令同时返回线路的具体状态。最终应用程序通过调用Tap iL ine的具体函数对整个线路进行操作、控制。
       
        3. 3 TAPI通话控制类设计
       
        TapiChanne l是对具体通话进行控制，呼叫是TAPI开发最常用的一个功能。调用Tap iL ine的M akeC all （ DWORD dwAddressID，LPCTSTR pszAddress），传递当前号码和目标地址就可以进行拨打电话，把拨打电话的其他细节进行内部传递。当以上函数调用成功后，TSP就会控制通讯设备外呼指定的电话，该函数调用后会立刻返回到应用程序，但该电话是否成功拨通，则是依靠消息来判断，包括TAPI的其他功能也是这样的处理方式。其他常用的电话功能如接听、挂断、转移、三方等都有对应的函数实现。
       
        TAPI初始化成功后，应用程序就和TSP设备建立了联系。应用程序就可以通过TAPI函数控制电话线路、监控线路状态。函数lineOpen调用成功后进入消息循环，新生成的呼叫处于IDLE状态，随后根据状态指令执行不同的操作。当调用lineM akeC all（ ）后，线路状态进入D IAL ING、PROCEDING，当收到异步响应或者应答后进入呼叫状态循环并依次进入CONNECTED和DISCONNECTED，最后回到初始化状态。当有一路电话呼入时，线路状态进入OFFER ING、自动调用lineAnsw er（ ）后进入ACCEPTED、PROCED ING，当收到异步响应或者应答后进入呼叫状态循环并依次进入CONNECTED和D ISCONNECTED，最后回到初始化状态，整个TAPI状态图如图4所示。

       
       
        图4 TAPI状态机。

       
        3. 4 TAPI的消息处理
       
        line ln itia lizeEx函数中第3个参数传入的参数是方法的地址，这个方法将处理通讯设备发出来的所有TAPI消息，这个方法必须按固定的格式定义：
       
        vo id CALLBACK Tap iLineCa llback（
       
        DWORD dwDev ice，
       
        DWORD nM sg，
       
        DWORD dw Instance，
       
        DWORD dwParam1，
       
        DWORD dwParam2，
       
        DWORD dwParam3）
       
        方法名TapiL ineC allback，可以自己定义，只要将此函数名作为参数传入linelnitializeEx，该方法就可以工作，方法参数将由通讯设备的TSP来填写，并传给上层应用。关键是要了解在某时刻触发此方法后，各参数值的意义以及此时收到此消息所表示的意义。要注意的是：即使完成一个最简单的通话，都会得到许多TAPI消息，这些消息以时间顺序产生，每产生一个消息，就会进入Tap iL ineCallback方法中，所以要抓住并处理关键消息。
       
        以收到来电为例，主要处理2个消息。
       
        （ 1）参数dwMsg = LINE _ CALLSTATE并且dwParam：l LINECALLST _OFFER ING.此时可以把表示该来电的hDev ice保存到应用中，以便随后的处理。
       
        （ 2）参数dwMsg= LINE _CALLINFO.此时通过TAPI函数lineG etCa lllnfo可以得到来电信息，例如来电主叫号码、被叫号码等。当收到来电消息后，就可以在界面上切换应用状态以通知用户，或记录数据库等，按需要进行处理。与来电消息类似，当有其他电话事件发生后，就会发生相应的消息。
       
        4结束语
       
        虽然TAPI产品化的应用不多，但其提供的功能却是强大的。TAPI主要用来控制通讯设备，在这个基础上再实现更多的功能。曾经也有人用来实现控制家用普通Mode；l如果用于控制交换机，可以实现对来电排队等高级功能；也可以建立企业呼叫中心。
       
        研究了TAPI的工作流程，及TAPI功能模块的实现，并对其函数进行了封装设计处理。介绍了使用TAPI编写电话控制程序的完整步骤，对TAPI在软电话应用系统中的二次开发奠定了基础。