基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)傳真信息監(jiān)測系統(tǒng)

摘要：一種基于單片機(jī)的傳真信息實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。介紹三類傳真通信的基本原理和規(guī)程、調(diào)制解調(diào)器的選擇和運(yùn)用以及具體的監(jiān)測流程等。單片機(jī)對傳真機(jī)的收發(fā)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并將監(jiān)測到的信息存儲在外部FIFO芯片中，及時(shí)被計(jì)算機(jī)等設(shè)備讀取存檔。 關(guān)鍵詞：傳真 調(diào)制解調(diào)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(jì)70年代以來，由于在公用電話交換網(wǎng)上開放文件傳真業(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。隨著傳真業(yè)務(wù)的擴(kuò)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(shí)時(shí)監(jiān)測傳真機(jī)的收發(fā)情況，正確記錄進(jìn)出傳真機(jī)的文檔及傳真機(jī)的工作日志，實(shí)現(xiàn)在地域上分離的傳真機(jī)的集中管理。 本系統(tǒng)主要是針對文件傳真三類機(jī)的，也可以兼容二類傳真機(jī)。 1 文件傳真三類機(jī)的通信協(xié)議 文件傳真三類機(jī)在整個(gè)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(gè)傳真通信過程分成五個(gè)階段，描述了如何開始、完成以及結(jié)束傳真?zhèn)鬏數(shù)囊?guī)程。傳真通信過程和電話通信過程類似，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 呼叫建立是通過主叫撥號和被叫應(yīng)答，在公共電話交換網(wǎng)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(yīng)答可以人工實(shí)現(xiàn)，也可以自動實(shí)現(xiàn)。根據(jù)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(yīng)的四種操作方法。 （2）階段B——報(bào)文前過程 這是傳真機(jī)在傳送報(bào)文前作準(zhǔn)備工作的過程。該過程包括性能標(biāo)識、命令發(fā)送及可以接收的證實(shí)等。為此，文件三類機(jī)在該過程中運(yùn)用了以下兩種信號： 命令信號——標(biāo)識本端傳真機(jī)工作狀態(tài)、性能，控制對方傳真機(jī)的工作狀態(tài)等。 響應(yīng)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(jī)工作狀態(tài)通知對方。 所有的命令信號與響應(yīng)信號都由二進(jìn)制信號構(gòu)成，二進(jìn)制信號的HDLC幀格式如圖2所示，幀結(jié)構(gòu)的傳真控制字段FCF中傳送的就是命令信號與響應(yīng)信號。 （3）階段C——報(bào)文中過程和報(bào)文傳輸 報(bào)文傳輸是傳輸報(bào)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(bào)文中過程，由它控制該階段的全部信號，例如報(bào)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(bào)文后過程 報(bào)文后過程是報(bào)文后的處理階段。發(fā)端發(fā)完報(bào)文后告訴收端報(bào)文傳輸結(jié)束，收端則向發(fā)端報(bào)告收信結(jié)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(bào)文結(jié)束信號、證實(shí)信號、多頁信號、傳真結(jié)束信號等。 （5）階段E——呼叫釋放 呼叫釋放由人工或自動實(shí)現(xiàn)，并將電話線路由傳真機(jī)收發(fā)方式切換到電話機(jī)通信方式。 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)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(chǎn)的R144EFX芯片。R144EFX芯片除具有一般調(diào)制解調(diào)器具備的短訓(xùn)練序列選項(xiàng)、HDLC編解幀功能、話音方式發(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(shù)要求及T.30所規(guī)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(shù)字調(diào)頻（FSK）信號檢測器，可以在高速報(bào)文狀態(tài)下自動檢測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號碼。R144EFX的硬件接口如圖3所示。 R144EFX的軟件接口通過DSP內(nèi)部接口存儲器實(shí)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(gè)8位寄存器（分別標(biāo)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/寫操作。主處理器通過設(shè)置DSP接口存儲器的控制位以及通過DSP接口存儲器將參數(shù)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(shù)值來監(jiān)測Modem的工作。當(dāng)CS有效時(shí)，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(shè)計(jì) 本系統(tǒng)因?yàn)槭潜O(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(yīng)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(jī)對應(yīng)電話線上的電壓來判斷傳真機(jī)是否處于摘機(jī)狀態(tài)，可以用硬件實(shí)現(xiàn)。另一種方法是直接進(jìn)入階段B查詢，查詢不到報(bào)文前的二進(jìn)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(fù)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(yīng)信號有： 數(shù)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(jī)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(jī)工作狀態(tài)。 可以接收的證實(shí)信號CFR，該信號由接收機(jī)發(fā)向發(fā)送機(jī)，證實(shí)全部報(bào)文前過程已完成，通知發(fā)送機(jī)可以開始發(fā)送報(bào)文，進(jìn)入階段C流程。 監(jiān)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(shè)備的兼容性、數(shù)據(jù)信號速率、掃描線密度、記錄紙尺寸、最小掃描時(shí)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(shè)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(shù)據(jù)并寫入片外的FIFO芯片，接收到一個(gè)傳真數(shù)據(jù)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(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(yīng)信號有： 多頁信號MPS，該信號表示一頁文件已經(jīng)送完，在收到收方的證實(shí)信號后回到階段C的起點(diǎn)，開始傳送下一頁文件。 報(bào)文結(jié)束信號EOM，該信號表示一頁文件已經(jīng)送完，并轉(zhuǎn)回到階段B的起點(diǎn)。（5）階段E的監(jiān)測 進(jìn)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(jìn)入下次傳真監(jiān)測的起點(diǎn)等待傳真信息的到來。 具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，程序流程見圖4。 實(shí)驗(yàn)中，本系統(tǒng)通過主控微機(jī)的ISA總線將監(jiān)測到的傳真數(shù)據(jù)以中斷方式（FIFO芯片半滿即向主控微機(jī)發(fā)送中斷請求）傳輸給主控微機(jī)實(shí)行傳真數(shù)據(jù)文檔的備份。實(shí)驗(yàn)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(shù)據(jù)可以解出非常清晰的傳真頁面。