基于Nios II的雙網(wǎng)傳真機(jī)系統(tǒng)的研究與開發(fā)
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在通過Internet進(jìn)行傳真時(shí)需要將MH編碼數(shù)據(jù)封裝在TIFF文件中，封裝成TIFF文件的過程通過軟件模塊實(shí)現(xiàn)。
(4)譯碼模塊
基于FPGA硬件電路實(shí)現(xiàn)圖像MH譯碼模塊，采用快速譯碼策略。在譯碼時(shí)，由于碼元不等長(zhǎng)且數(shù)據(jù)量較大，構(gòu)造譯碼樹較困難，應(yīng)采用快速譯碼方法。快速譯碼算法的基本思想是采取多步合一的方法，一次輸入的不是一個(gè)碼元，而是多個(gè)碼元。根據(jù)碼表的特點(diǎn)可知，白游程最短碼長(zhǎng)是4，黑游程最短碼長(zhǎng)是2。由此在譯碼開始時(shí)，碼元是以穿行的方式進(jìn)入譯碼電路，對(duì)白游程可以直接讀取4 bit，進(jìn)入譯碼查找，若非完整編碼再逐位讀?。粚?duì)黑游程可以直接讀取2 bit，進(jìn)入譯碼查找，若非完整編碼再逐位讀取。譯碼的具體算法如下：
①按游程類型讀取對(duì)應(yīng)最小編碼長(zhǎng)度編碼；
②在形成碼中進(jìn)行匹配，若成功，按游程類型繼續(xù)讀取對(duì)應(yīng)最小編碼長(zhǎng)度編碼，轉(zhuǎn)入③；否則轉(zhuǎn)入④；
③終結(jié)碼中匹配，失敗則讀取下一位繼續(xù)匹配，直至成功；
④在終結(jié)碼中進(jìn)行匹配，匹配成功則跳入①重新開始；否則讀取下一位編碼，轉(zhuǎn)入②。重復(fù)以上操作，直到本行結(jié)束；
(5)掃描、打印、電機(jī)驅(qū)動(dòng)邏輯。
本硬件模塊采用FPGA實(shí)現(xiàn)，主要提供CIS掃描器件、TPH打印器件、電機(jī)的驅(qū)動(dòng)時(shí)序信號(hào)。
2.2 雙網(wǎng)數(shù)字傳真機(jī)軟件設(shè)計(jì)
操作系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核?滋C/OS-II，硬件抽象層HAL[5]由Nios II開發(fā)工具生成，TCP/IP協(xié)議棧使用移植到μC/OS-II上的Niche TCP/IP協(xié)議棧。Altera EP1C20開發(fā)板含有SMSC LAN91C111-NE MAC/PHY芯片，該芯片完成網(wǎng)絡(luò)中MAC/PHY功能。軟件主要完成系統(tǒng)控制和T30協(xié)議通信過程、非實(shí)時(shí)傳真通信過程、Tiff[6]文件創(chuàng)建、Tiff文件解析。由于μC/OS-II是多任務(wù)的實(shí)時(shí)內(nèi)核，故系統(tǒng)劃分和設(shè)計(jì)了以下任務(wù)：
(1)Init任務(wù)：初始化任務(wù)，建立任務(wù)之間的通信量。
(2)TCP/IP協(xié)議棧任務(wù)：Inet_main任務(wù)，該任務(wù)負(fù)責(zé)TCP/IP協(xié)議的運(yùn)行。
(3)clock tick任務(wù)：系統(tǒng)ticks任務(wù)。
(4)T30發(fā)送任務(wù)：實(shí)現(xiàn)發(fā)送一封傳真的T30通信過程。
(5)T30接收任務(wù)：實(shí)現(xiàn)接收一封傳真的T30通信過程。
(6)SMTP發(fā)送任務(wù)：通過SMTP命令EHLO、AUTH、RCPT、MAIL、DATA、QUIT和傳真服務(wù)器進(jìn)行對(duì)話，基于SMTP協(xié)議實(shí)現(xiàn)非實(shí)時(shí)傳真通信協(xié)議，即按照服務(wù)器接收的發(fā)送傳真格式發(fā)送一封特殊郵件到服務(wù)器。其中傳真數(shù)據(jù)文件以附件的方式附在這封有固定格式和含義的郵件中，圖像數(shù)據(jù)需要封裝成Tiff文件的形式，附件發(fā)送時(shí)需要按照SMTP協(xié)議將數(shù)據(jù)重新編碼為base64格式的編碼數(shù)據(jù)才能進(jìn)行發(fā)送。該封郵件內(nèi)容固定格式中含有賬號(hào)密碼、發(fā)送參數(shù)、發(fā)往目標(biāo)號(hào)碼列表信息等內(nèi)容，是非實(shí)時(shí)傳真通信協(xié)議中規(guī)定的內(nèi)容。
(7)POP3接收任務(wù)：通過POP3命令USER、PASS、STAT、RETR、QUIT實(shí)現(xiàn)與傳真服務(wù)器的對(duì)話，從傳真服務(wù)器收取一封特殊的郵件，該郵件的附件即為傳真圖像數(shù)據(jù)Tiff文件。收取下來的Tiff文件是base64編碼數(shù)據(jù)，首先需要將文件數(shù)據(jù)進(jìn)行base64解碼還原出Tiff文件。
(8)Tiff文件解碼任務(wù)：Tiff文件是標(biāo)簽式文件，按照Tiff文件的格式和對(duì)應(yīng)標(biāo)簽含義解析出Tiff文件的信息和具體的圖像數(shù)據(jù)，然后觸發(fā)MH解碼電路模塊工作并驅(qū)動(dòng)電機(jī)和TPH打印模塊打印黑白像素點(diǎn)。
(9)創(chuàng)建Tiff文件任務(wù)：根據(jù)Tiff文件信息標(biāo)簽組建Tiff文件。
雙網(wǎng)傳真機(jī)系統(tǒng)在Altera Cyclone EP1C20實(shí)驗(yàn)板、外加驅(qū)動(dòng)板、Modem等硬件基礎(chǔ)上開發(fā)成功，通過反復(fù)軟硬件調(diào)試，軟硬件運(yùn)行穩(wěn)定、達(dá)到系統(tǒng)功能指標(biāo)。利用了μC/OS-II能夠穩(wěn)定、安全處理并發(fā)多任務(wù)這一特點(diǎn)，軟件模塊穩(wěn)定運(yùn)行，體現(xiàn)出較高的實(shí)時(shí)性和可靠性，取得了較好的實(shí)際效果。本系統(tǒng)可以自己設(shè)計(jì)和生產(chǎn)帶Altera FPGA芯片的實(shí)驗(yàn)板，集成Ethernet MAC/PHY芯片和Modem芯片等，降低系統(tǒng)成本。同時(shí)本系統(tǒng)還可以與PC機(jī)聯(lián)網(wǎng)，通過PC機(jī)向雙網(wǎng)傳真機(jī)發(fā)送文件和接收文件，這樣可以提高工作效率并減少紙張浪費(fèi)，適合于公司集團(tuán)用戶作為傳真中轉(zhuǎn)工作機(jī)，具有一定的市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
[1] ITU-T Recommendation T.30 Procedures for document facsi-mile transmission in the general switched telephone network[S].2005.
[2] 李蘭英.Nios II嵌入式軟核SoPC設(shè)計(jì)原理及應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.
[3] 劉立柱.網(wǎng)絡(luò)傳真通信原理與技術(shù)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2006.
[4] ITU-T Recommendation T.4 Standardization of Group 3 facsimile terminals for document transmission[S].2003.
[5] Nios II軟件架構(gòu)解析[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2007.
[6] RFC2306-Tag Image File Format(TIFF)-F Profile for Facsimile[S]，1998.本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/151770.htm
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