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基于单片机的实时传真信息监测系统
摘要：一种基于单片机的传真信息实时监测系统设计方案。介绍三类传真通信的基本原理和规程、调制解调器的选择和运用以及具体的监测流程等。单片机对传真机的收发信息进行实时监测，并将监测到的信息存储在外部FIFO芯片中，及时被计算机等设备读取存档。关键词：传真 调制解调器 T.30协议
传真通信是利用扫描和光电变换技术，将文字、图片、照片等静止图像由发端经有线或无线信道送往收端，并在收端重现静止图像的通信方式。20世纪70年代以来，由于在公用电话交换网上开放文件传真业务，传真通信得到了大力发展，成为人们传输信息的主要手段之一。随着传真业务的扩大，对传真信息管理的要求随之提高。本系统就是为了便于管理各类传真收发信息而开发的，可实时监测传真机的收发情况，正确记录进出传真机的文档及传真机的工作日志，实现在地域上分离的传真机的集中管理。
本系统主要是针对文件传真三类机的，也可以兼容二类传真机。
1 文件传真三类机的通信协议
文件传真三类机在整个通信过程中遵循ITU-T建议的T.30协议。T.30协议将整个传真通信过程分成五个阶段，描述了如何开始、完成以及结束传真传输的规程。传真通信过程和电话通信过程类似，按照时间段分成的五个阶段如图1所示。
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（1）阶段A——呼叫建立
呼叫建立是通过主叫拨号和被叫应答，在公共电话交换网上建立连接的过程。其过程与电话呼叫基本一致。一次传真呼叫或应答可以人工实现，也可以自动实现。根据主叫站和被叫站所采用人工和自动操作方式的不同组成，T.30协议中规定了相应的四种操作方法。
（2）阶段B——报文前过程
这是传真机在传送报文前作准备工作的过程。该过程包括性能标识、命令发送及可以接收的证实等。为此，文件三类机在该过程中运用了以下两种信号：
命令信号——标识本端传真机工作状态、性能，控制对方传真机的工作状态等。
响应信号——用于对命令信号进行回答，将接收到命令后的传真机工作状态通知对方。
所有的命令信号与响应信号都由二进制信号构成，二进制信号的HDLC帧格式如图2所示，帧结构的传真控制字段FCF中传送的就是命令信号与响应信号。
（3）阶段C——报文中过程和报文传输
报文传输是传输报文的阶段。这了确保传输质量，在该阶段还同时安排了报文中过程，由它控制该阶段的全部信号，例如报文中的同步信号、差错检测和纠正、线路监测等。
（4）阶段D——报文后过程
报文后过程是报文后的处理阶段。发端发完报文后告诉收端报文传输结束，收端则向发端报告收信结果，并等待发端命令，决定下一步如何处理。为此，在该阶段使用了报文结束信号、证实信号、多页信号、传真结束信号等。
（5）阶段E——呼叫释放
呼叫释放由人工或自动实现，并将电话线路由传真机收发方式切换到电话机通信方式。
2 系统硬件设计
系统设计的关键在于Modem芯片的选择。本系统采用的Modem芯片是Rockwell公司生产的R144EFX芯片。R144EFX芯片除具有一般调制解调器具备的短训练序列选项、HDLC编解帧功能、话音方式发送/接受等优点外，还具有其他特点。它不仅可以满足ITU-T建议V.33、V.17、V.27ter、V.21的信道2、T.3、T.4所规定的技术要求及T.30所规定的二进制信号方式外，还可以工作在更多速率下，如14400、12000、9600、4800、2400、300bps。R144EFX属于智能芯片，它自带一个数字调频（FSK）信号检测器，可以在高速报文状态下自动检测FSK信号；三个可编程的单音信号检测器；一个双音多频信号检测器，可以检测到主叫方的电话号码。R144EFX的硬件接口如图3所示。
R144EFX的软件接口通过DSP内部接口存储器实现，DSP由双端口接口存储器与主处理器相连。DSP中的接口存储器由32个8位寄存器（分别标为寄存器00～1F）组成，主处理器和DSP能对每个寄存器进行读/写操作。主处理器通过设置DSP接口存储器的控制位以及通过DSP接口存储器将参数写入DSP RAM来控制Modem的操作。另一方面，主处理器靠读取DSP接口存
储器中的状态位以及通过接口存储器读取DSP RAM中的参数值来监测Modem的工作。当CS有效时，5根寄存器选择信号线RS0～RS4用来寻址被选通DSP接口存储器中的接口寄存器。
3 系统软件设计
本系统因为是监测传真信息，所以无需按照完全的T.30协议工作，可以相应地简化传真各阶段的流程。
（1）阶段A的监测
一种方法通过监测传真机对应电话线上的电压来判断传真机是否处于摘机状态，可以用硬件实现。另一种方法是直接进入阶段B查询，查询不到报文前的二进制信号则等待。本系统采取第二种方法，以便降低硬件的复杂度。
（2）阶段B的监测
本系统监测阶段B中的命令和响应信号有：
数字命令信号DCS，该信号由主叫方向被叫方发送，表明主叫方将进入发送机工作状态，将向被叫方发送文件，并命令被叫方进入接收机工作状态。
可以接收的证实信号CFR，该信号由接收机发向发送机，证实全部报文前过程已完成，通知发送机可以开始发送报文，进入阶段C流程。
监测到DCS二进制信号后，需要记录DCS信号的FIF信息字段。此字段表明了设备的兼容性、数据信号速率、扫描线密度、记录纸尺寸、最小扫描时间等，用来决定阶段C过程中的Modem芯片接收模式。
（3）阶段C的监测
将Modem设置为阶段B过程中监测到的信息传输模式，开始接收传真数据并写入片外的FIFO芯片，接收到一个传真数据后需判断T.3协议流程是否进入阶段D。
（4）阶段D的监测
阶段D中的信号与阶段B中的信号模式相同，本系统中监测的命令和响应信号有：
多页信号MPS，该信号表示一页文件已经送完，在收到收方的证实信号后回到阶段C的起点，开始传送下一页文件。
报文结束信号EOM，该信号表示一页文件已经送完，并转回到阶段B的起点。
（5）阶段E的监测
进入阶段E后，系统无需再对本次传真过程监测，可以直接进入下次传真监测的起点等待传真信息的到来。
具体实现时，程序流程见图4。
实验中，本系统通过主控微机的ISA总线将监测到的传真数据以中断方式（FIFO芯片半满即向主控微机发送中断请求）传输给主控微机实行传真数据文档的备份。实验证明本系统工作情况良好，没有出现误码、漏码的情况，接收到传真数据可以解出非常清晰的传真页面。
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