μC／OS-II基礎上實現(xiàn)的無紙傳真收發(fā)系統(tǒng)

摘要：對T．30協(xié)議和T．4協(xié)議進行了深入的研究，設計出了可靠的傳真收發(fā)流程。設計的傳真數(shù)據(jù)解析樹對數(shù)據(jù)進行解析。在μC／OS-II操作系統(tǒng)下實現(xiàn)了無紙傳真收發(fā)。該系統(tǒng)對資源要求低，能夠在低端嵌入式硬件上運行，支持的最高傳輸速率為14 400 bps。用戶可以將該系統(tǒng)視作一個傳真機功能模塊，嵌入到諸如可視電話之類的設備中。以較低的成本集成傳真功能，也可以作為獨立系統(tǒng)應用于移動辦公場合。
關鍵詞：通信終端技術；T．30協(xié)議；T．4協(xié)議；無紙傳真；μC／OS-II

引言
隨著Internet的高速發(fā)展，通信工具日益更新，傳真憑借其具有憑證確認、快速、方便等特點，是企業(yè)不可或缺的通信工具。傳統(tǒng)硬件傳真機存在很多問題，影響了企業(yè)使用傳真機的成本和效率。很多企業(yè)已經放棄使用傳統(tǒng)傳真機，或是尋找替代產品。無紙傳真系統(tǒng)正是針對企業(yè)的這種需求應運而生的。其實質是電子化收發(fā)傳真。無紙化傳真系統(tǒng)啟動后，在無人參與條件下可自動可靠地運行，減少多余的環(huán)節(jié)，縮短信息的傳遞時間，使傳真盡快得到處理。同時，增強了傳真的保密性。電子化過程可以節(jié)省大量資源，包括人力、紙張、打印、通信費用、維護費用等，從而減少成本。目前無紙化傳真系統(tǒng)對企業(yè)的重要作用已經逐步顯現(xiàn)，使用也越來越廣泛。

1 傳真協(xié)議介紹
T．30協(xié)議為PSTN網(wǎng)上的傳真?zhèn)鬏攨f(xié)議與規(guī)程，是標準傳真。它對3類傳真機在普通電話網(wǎng)上的通信流程、所采用的信號格式、控制信令以及糾錯方式都作了詳細的描述和規(guī)定。該協(xié)議規(guī)定了8種可能的操作方式，每種操作方式均可用5個獨立而又連貫的階段來描述：呼叫建立
階段、報文傳輸前標識和選擇所需性能的過程、報文傳輸階段、報文后處理階段和呼叫釋放階段。其中傳真報文的傳輸將按照T4協(xié)議中所描述的調制方式進行。
T4是ITU—T制定的傳真協(xié)議。該協(xié)議用于3類傳真終端文件傳輸?shù)臉藴驶瘏f(xié)議。它定義了黑白文件和彩色文件在普通電話交換網(wǎng)，國際租用電路以及ISDN進行三類傳真的各種特性，包括編碼、線掃描等定義。

2 μC／OS-lI操作系統(tǒng)介紹
μC／OS-II是一種公開源代碼、結構小巧、具有可剝奪實時內核的實時操作系統(tǒng)。μC／OS-II大部分代碼是用C語言編寫的。CPU硬件相關部分是用匯編語言編寫的。總量約200行的匯編語言部分被壓縮到最低限度，為的是便于移植到其他的CPU上。用戶只要有標準的ANSI的C交叉編譯器、匯編器、連接器等軟件工具，就可以將μC／OS-II嵌入到開發(fā)的產品中。μC／OS-II具有執(zhí)行效率高、占用空間小、實時性能優(yōu)良和可擴展性強等特點。最小內核可編譯至2 KB。μC／OS-II操作系統(tǒng)已經移植到了大部分知名的CPU上。

3 傳真數(shù)據(jù)處理的算法設計
收到傳真數(shù)據(jù)后，往往需要對數(shù)據(jù)進行解析，比如生成tiff文件、格式轉換、錯誤統(tǒng)計等。由前文所述，T．4協(xié)議中規(guī)定了傳真數(shù)據(jù)采用前綴編碼，所以本文采用霍夫曼樹進行數(shù)據(jù)解析。
霍夫曼算法一般用于數(shù)據(jù)壓縮，基本思想是根據(jù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計頻度，生成一種帶權路徑長度最短的二叉樹。從根節(jié)點到葉子節(jié)點所經歷的路徑即代表該葉子節(jié)點的編碼。本文采用了這種思想對傳真數(shù)據(jù)進行解析，比如N的編碼為0001，該編碼為前綴編碼，每個碼字之間不會出現(xiàn)混淆?；舴蚵鏄淙鐖D1所示。

基于霍夫曼樹的思想，將T．4協(xié)議中對傳真掃描點的編碼構建成一顆帶權二叉樹，如圖2所示。
其中每一個葉子節(jié)點對應于某一個編碼，首先設置一個游標，用于標識當前位置，其初始位置為根節(jié)點，收到傳真數(shù)據(jù)后，根據(jù)數(shù)據(jù)中的bit位移動游標，可能有以下3種情況：
①游標到達某一個葉子節(jié)點，但此葉子節(jié)點不是EOL，表明收到一個完整的編碼，但1行還沒結束，游標返回到根節(jié)點；
②游標到達EOL葉子節(jié)點，表明1行結束，游標返回根節(jié)點；
③游標下一步沒有路徑可走，表明數(shù)據(jù)出錯，此時需要搜尋下一個EOL用于重新同步。

4 無紙傳真收發(fā)系統(tǒng)設計
4．1 基本模式
按照T．30協(xié)議規(guī)定，文件傳真在公用電話交換網(wǎng)上的傳輸操作方法可能有8種組合，如表1所列。本文設計的系統(tǒng)采用的操作方法為4-T，即主叫站與被叫站均為自動操作，主叫站作為傳真的發(fā)送方，被叫站作為傳真的接收方。