基于單片機的實(shí)時(shí)傳真信息監測系統

摘要：一種基于單片機的傳真信息實(shí)時(shí)監測系統設計方案。介紹三類(lèi)傳真通信的基本原理和規程、調制解調器的選擇和運用以及具體的監測流程等。單片機對傳真機的收發(fā)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，并將監測到的信息存儲在外部FIFO芯片中，及時(shí)被計算機等設備讀取存檔。 關(guān)鍵詞：傳真 調制解調器 T.30協(xié)議 傳真通信是利用掃描和光電變換技術(shù)，將文字、圖片、照片等靜止圖像由發(fā)端經(jīng)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)信道送往收端，并在收端重現靜止圖像的通信方式。20世紀70年代以來(lái)，由于在公用電話(huà)交換網(wǎng)上開(kāi)放文件傳真業(yè)務(wù)，傳真通信得到了大力發(fā)展，成為人們傳輸信息的主要手段之一。隨著(zhù)傳真業(yè)務(wù)的擴大，對傳真信息管理的要求隨之提高。本系統就是為了便于管理各類(lèi)傳真收發(fā)信息而開(kāi)發(fā)的，可實(shí)時(shí)監測傳真機的收發(fā)情況，正確記錄進(jìn)出傳真機的文檔及傳真機的工作日志，實(shí)現在地域上分離的傳真機的集中管理。 本系統主要是針對文件傳真三類(lèi)機的，也可以兼容二類(lèi)傳真機。 1 文件傳真三類(lèi)機的通信協(xié)議 文件傳真三類(lèi)機在整個(gè)通信過(guò)程中遵循ITU-T建議的T.30協(xié)議。T.30協(xié)議將整個(gè)傳真通信過(guò)程分成五個(gè)階段，描述了如何開(kāi)始、完成以及結束傳真傳輸的規程。傳真通信過(guò)程和電話(huà)通信過(guò)程類(lèi)似，按照時(shí)間段分成的五個(gè)階段如圖1所示。（1）階段A——呼叫建立 呼叫建立是通過(guò)主叫撥號和被叫應答，在公共電話(huà)交換網(wǎng)上建立連接的過(guò)程。其過(guò)程與電話(huà)呼叫基本一致。一次傳真呼叫或應答可以人工實(shí)現，也可以自動(dòng)實(shí)現。根據主叫站和被叫站所采用人工和自動(dòng)操作方式的不同組成，T.30協(xié)議中規定了相應的四種操作方法。 （2）階段B——報文前過(guò)程 這是傳真機在傳送報文前作準備工作的過(guò)程。該過(guò)程包括性能標識、命令發(fā)送及可以接收的證實(shí)等。為此，文件三類(lèi)機在該過(guò)程中運用了以下兩種信號： 命令信號——標識本端傳真機工作狀態(tài)、性能，控制對方傳真機的工作狀態(tài)等。 響應信號——用于對命令信號進(jìn)行回答，將接收到命令后的傳真機工作狀態(tài)通知對方。 所有的命令信號與響應信號都由二進(jìn)制信號構成，二進(jìn)制信號的HDLC幀格式如圖2所示，幀結構的傳真控制字段FCF中傳送的就是命令信號與響應信號。 （3）階段C——報文中過(guò)程和報文傳輸 報文傳輸是傳輸報文的階段。這了確保傳輸質(zhì)量，在該階段還同時(shí)安排了報文中過(guò)程，由它控制該階段的全部信號，例如報文中的同步信號、差錯檢測和糾正、線(xiàn)路監測等。（4）階段D——報文后過(guò)程 報文后過(guò)程是報文后的處理階段。發(fā)端發(fā)完報文后告訴收端報文傳輸結束，收端則向發(fā)端報告收信結果，并等待發(fā)端命令，決定下一步如何處理。為此，在該階段使用了報文結束信號、證實(shí)信號、多頁(yè)信號、傳真結束信號等。 （5）階段E——呼叫釋放 呼叫釋放由人工或自動(dòng)實(shí)現，并將電話(huà)線(xiàn)路由傳真機收發(fā)方式切換到電話(huà)機通信方式。 2 系統硬件設計 系統設計的關(guān)鍵在于Modem芯片的選擇。本系統采用的Modem芯片是Rockwell公司生產(chǎn)的R144EFX芯片。R144EFX芯片除具有一般調制解調器具備的短訓練序列選項、HDLC編解幀功能、話(huà)音方式發(fā)送/接受等優(yōu)點(diǎn)外，還具有其他特點(diǎn)。它不僅可以滿(mǎn)足ITU-T建議V.33、V.17、V.27ter、V.21的信道2、T.3、T.4所規定的技術(shù)要求及T.30所規定的二進(jìn)制信號方式外，還可以工作在更多速率下，如14400、12000、9600、4800、2400、300bps。R144EFX屬于智能芯片，它自帶一個(gè)數字調頻（FSK）信號檢測器，可以在高速報文狀態(tài)下自動(dòng)檢測FSK信號；三個(gè)可編程的單音信號檢測器；一個(gè)雙音多頻信號檢測器，可以檢測到主叫方的電話(huà)號碼。R144EFX的硬件接口如圖3所示。 R144EFX的軟件接口通過(guò)DSP內部接口存儲器實(shí)現，DSP由雙端口接口存儲器與主處理器相連。DSP中的接口存儲器由32個(gè)8位寄存器（分別標為寄存器00～1F）組成，主處理器和DSP能對每個(gè)寄存器進(jìn)行讀/寫(xiě)操作。主處理器通過(guò)設置DSP接口存儲器的控制位以及通過(guò)DSP接口存儲器將參數寫(xiě)入DSP RAM來(lái)控制Modem的操作。另一方面，主處理器靠讀取DSP接口存儲器中的狀態(tài)位以及通過(guò)接口存儲器讀取DSP RAM中的參數值來(lái)監測Modem的工作。當CS有效時(shí)，5根寄存器選擇信號線(xiàn)RS0～RS4用來(lái)尋址被選通DSP接口存儲器中的接口寄存器。3 系統軟件設計 本系統因為是監測傳真信息，所以無(wú)需按照完全的T.30協(xié)議工作，可以相應地簡(jiǎn)化傳真各階段的流程。 （1）階段A的監測 一種方法通過(guò)監測傳真機對應電話(huà)線(xiàn)上的電壓來(lái)判斷傳真機是否處于摘機狀態(tài)，可以用硬件實(shí)現。另一種方法是直接進(jìn)入階段B查詢(xún)，查詢(xún)不到報文前的二進(jìn)制信號則等待。本系統采取第二種方法，以便降低硬件的復雜度。 （2）階段B的監測 本系統監測階段B中的命令和響應信號有： 數字命令信號DCS，該信號由主叫方向被叫方發(fā)送，表明主叫方將進(jìn)入發(fā)送機工作狀態(tài)，將向被叫方發(fā)送文件，并命令被叫方進(jìn)入接收機工作狀態(tài)。 可以接收的證實(shí)信號CFR，該信號由接收機發(fā)向發(fā)送機，證實(shí)全部報文前過(guò)程已完成，通知發(fā)送機可以開(kāi)始發(fā)送報文，進(jìn)入階段C流程。 監測到DCS二進(jìn)制信號后，需要記錄DCS信號的FIF信息字段。此字段表明了設備的兼容性、數據信號速率、掃描線(xiàn)密度、記錄紙尺寸、最小掃描時(shí)間等，用來(lái)決定階段C過(guò)程中的Modem芯片接收模式。 （3）階段C的監測 將Modem設置為階段B過(guò)程中監測到的信息傳輸模式，開(kāi)始接收傳真數據并寫(xiě)入片外的FIFO芯片，接收到一個(gè)傳真數據后需判斷T.3協(xié)議流程是否進(jìn)入階段D。 （4）階段D的監測 階段D中的信號與階段B中的信號模式相同，本系統中監測的命令和響應信號有： 多頁(yè)信號MPS，該信號表示一頁(yè)文件已經(jīng)送完，在收到收方的證實(shí)信號后回到階段C的起點(diǎn)，開(kāi)始傳送下一頁(yè)文件。 報文結束信號EOM，該信號表示一頁(yè)文件已經(jīng)送完，并轉回到階段B的起點(diǎn)。（5）階段E的監測 進(jìn)入階段E后，系統無(wú)需再對本次傳真過(guò)程監測，可以直接進(jìn)入下次傳真監測的起點(diǎn)等待傳真信息的到來(lái)。 具體實(shí)現時(shí)，程序流程見(jiàn)圖4。 實(shí)驗中，本系統通過(guò)主控微機的ISA總線(xiàn)將監測到的傳真數據以中斷方式（FIFO芯片半滿(mǎn)即向主控微機發(fā)送中斷請求）傳輸給主控微機實(shí)行傳真數據文檔的備份。實(shí)驗證明本系統工作情況良好，沒(méi)有出現誤碼、漏碼的情況，接收到傳真數據可以解出非常清晰的傳真頁(yè)面。