基于單片機的實時傳真信息監(jiān)測系統(tǒng)

摘要：一種基于單片機的傳真信息實時監(jiān)測系統(tǒng)設計方案。介紹三類傳真通信的基本原理和規(guī)程、調制解調器的選擇和運用以及具體的監(jiān)測流程等。單片機對傳真機的收發(fā)信息進行實時監(jiān)測，并將監(jiān)測到的信息存儲在外部FIFO芯片中，及時被計算機等設備讀取存檔。 關鍵詞：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，將文字、圖片、照片等靜止圖像由發(fā)端經有線或無線信道送往收端，并在收端重現(xiàn)靜止圖像的通信方式。20世紀70年代以來，由于在公用電話交換網上開放文件傳真業(yè)務，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。隨著傳真業(yè)務的擴大，對傳真信息管理的要求隨之提高。本系統(tǒng)就是為了便于管理各類傳真收發(fā)信息而開發(fā)的，可實時監(jiān)測傳真機的收發(fā)情況，正確記錄進出傳真機的文檔及傳真機的工作日志，實現(xiàn)在地域上分離的傳真機的集中管理。 本系統(tǒng)主要是針對文件傳真三類機的，也可以兼容二類傳真機。 1 文件傳真三類機的通信協(xié)議 文件傳真三類機在整個通信過程中遵循ITU-T建議的T.30協(xié)議。T.30協(xié)議將整個傳真通信過程分成五個階段，描述了如何開始、完成以及結束傳真?zhèn)鬏數囊?guī)程。傳真通信過程和電話通信過程類似，按照時間段分成的五個階段如圖1所示。（1）階段A——呼叫建立 呼叫建立是通過主叫撥號和被叫應答，在公共電話交換網上建立連接的過程。其過程與電話呼叫基本一致。一次傳真呼叫或應答可以人工實現(xiàn)，也可以自動實現(xiàn)。根據主叫站和被叫站所采用人工和自動操作方式的不同組成，T.30協(xié)議中規(guī)定了相應的四種操作方法。 （2）階段B——報文前過程 這是傳真機在傳送報文前作準備工作的過程。該過程包括性能標識、命令發(fā)送及可以接收的證實等。為此，文件三類機在該過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制信號構成，二進制信號的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。這了確保傳輸質量，在該階段還同時安排了報文中過程，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、線路監(jiān)測等。（4）階段D——報文后過程 報文后過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、證實信號、多頁信號、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實現(xiàn)，并將電話線路由傳真機收發(fā)方式切換到電話機通信方式。 2 系統(tǒng)硬件設計 系統(tǒng)設計的關鍵在于Modem芯片的選擇。本系統(tǒng)采用的Modem芯片是Rockwell公司生產的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、話音方式發(fā)送/接受等優(yōu)點外，還具有其他特點。它不僅可以滿足ITU-T建議V.33、V.17、V.27ter、V.21的信道2、T.3、T.4所規(guī)定的技術要求及T.30所規(guī)定的二進制信號方式外，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，它自帶一個數字調頻（FSK）信號檢測器，可以在高速報文狀態(tài)下自動檢測FSK信號；三個可編程的單音信號檢測器；一個雙音多頻信號檢測器，可以檢測到主叫方的電話號碼。R144EFX的硬件接口如圖3所示。 R144EFX的軟件接口通過DSP內部接口存儲器實現(xiàn)，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能對每個寄存器進行讀/寫操作。主處理器通過設置DSP接口存儲器的控制位以及通過DSP接口存儲器將參數寫入DSP RAM來控制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)位以及通過接口存儲器讀取DSP RAM中的參數值來監(jiān)測Modem的工作。當CS有效時，5根寄存器選擇信號線RS0～RS4用來尋址被選通DSP接口存儲器中的接口寄存器。3 系統(tǒng)軟件設計 本系統(tǒng)因為是監(jiān)測傳真信息，所以無需按照完全的T.30協(xié)議工作，可以相應地簡化傳真各階段的流程。 （1）階段A的監(jiān)測 一種方法通過監(jiān)測傳真機對應電話線上的電壓來判斷傳真機是否處于摘機狀態(tài)，可以用硬件實現(xiàn)。另一種方法是直接進入階段B查詢，查詢不到報文前的二進制信號則等待。本系統(tǒng)采取第二種方法，以便降低硬件的復雜度。 （2）階段B的監(jiān)測 本系統(tǒng)監(jiān)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，并命令被叫方進入接收機工作狀態(tài)。 可以接收的證實信號CFR，該信號由接收機發(fā)向發(fā)送機，證實全部報文前過程已完成，通知發(fā)送機可以開始發(fā)送報文，進入階段C流程。 監(jiān)測到DCS二進制信號后，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、掃描線密度、記錄紙尺寸、最小掃描時間等，用來決定階段C過程中的Modem芯片接收模式。 （3）階段C的監(jiān)測 將Modem設置為階段B過程中監(jiān)測到的信息傳輸模式，開始接收傳真數據并寫入片外的FIFO芯片，接收到一個傳真數據后需判斷T.3協(xié)議流程是否進入階段D。 （4）階段D的監(jiān)測 階段D中的信號與階段B中的信號模式相同，本系統(tǒng)中監(jiān)測的命令和響應信號有： 多頁信號MPS，該信號表示一頁文件已經送完，在收到收方的證實信號后回到階段C的起點，開始傳送下一頁文件。 報文結束信號EOM，該信號表示一頁文件已經送完，并轉回到階段B的起點。（5）階段E的監(jiān)測 進入階段E后，系統(tǒng)無需再對本次傳真過程監(jiān)測，可以直接進入下次傳真監(jiān)測的起點等待傳真信息的到來。 具體實現(xiàn)時，程序流程見圖4。 實驗中，本系統(tǒng)通過主控微機的ISA總線將監(jiān)測到的傳真數據以中斷方式（FIFO芯片半滿即向主控微機發(fā)送中斷請求）傳輸給主控微機實行傳真數據文檔的備份。實驗證明本系統(tǒng)工作情況良好，沒有出現(xiàn)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面。