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基于單片機的實時傳真信息監測系統
摘要：一種基于單片機的傳真信息實時監測系統設計方案。介紹三類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信息進行實時監測，并將監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端經有線或無線信道送往收端，并在收端重現靜止圖像的通信方式。20世紀70年代以來，由于在公用電話交換網上開放文件傳真業務，傳真通信得到了大力發展，成為人們傳輸信息的主要手段之一。隨著傳真業務的擴大，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傳真收發信息而開發的，可實時監測傳真機的收發情況，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機的，也可以兼容二類傳真機。
1 文件傳真三類機的通信協議
文件傳真三類機在整個通信過程中遵循ITU-T建議的T.30協議。T.30協議將整個傳真通信過程分成五個階段，描述了如何開始、完成以及結束傳真傳輸的規程。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。
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（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，也可以自動實現。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協議中規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、性能，控制對方傳真機的工作狀態等。
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。發端發完報文后告訴收端報文傳輸結束，收端則向發端報告收信結果，并等待發端命令，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，并將電話線路由傳真機收發方式切換到電話機通信方式。
2 系統硬件設計
系統設計的關鍵在于Modem芯片的選擇。本系統采用的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、話音方式發送/接受等優點外，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所規定的技術要求及T.30所規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，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
儲器中的狀態位以及通過接口存儲器讀取DSP RAM中的參數值來監測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 系統軟件設計
本系統因為是監測傳真信息，所以無需按照完全的T.30協議工作，可以相應地簡化傳真各階段的流程。
（1）階段A的監測
一種方法通過監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，可以用硬件實現。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送，表明主叫方將進入發送機工作狀態，將向被叫方發送文件，并命令被叫方進入接收機工作狀態。
可以接收的證實信號CFR，該信號由接收機發向發送機，證實全部報文前過程已完成，通知發送機可以開始發送報文，進入階段C流程。
監測到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的監測
將Modem設置為階段B過程中監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協議流程是否進入階段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的監測
進入階段E后，系統無需再對本次傳真過程監測，可以直接進入下次傳真監測的起點等待傳真信息的到來。
具體實現時，程序流程見圖4。
實驗中，本系統通過主控微機的ISA總線將監測到的傳真數據以中斷方式（FIFO芯片半滿即向主控微機發送中斷請求）傳輸給主控微機實行傳真數據文檔的備份。實驗證明本系統工作情況良好，沒有出現誤碼、漏碼的情況，接收到傳真數據可以解出非常清晰的傳真頁面。
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