基于NiosII傳真通信規程的分析與設計實現
目前傳真通信的產品開發主要是基于Conexant等公司的專用傳真芯片,對系統二次開發。本文從替代傳統專用芯片的角度,提出一種新的基于NiosII傳真系統方案,即軟硬件協同開發的流程,分析并設計實現傳真通信。
1 傳真通信規程分析
1.1 傳真過程描述
T.30建議規定了通信規程的適用范圍、所用術語的解釋、傳真呼叫描述、傳真用的單音信號方式和二進制信號方式[1]。圖1為傳真階段過程圖。
(1)階段A:呼叫建立,連通傳真通信雙方傳輸線,使傳真機接入線路。撥號和應答雙方均可由人工或自動兩種操作完成。
(2)階段B:報文前過程,報文傳輸的準備階段,包括性能識別和選擇條件命令及接收條件確認。命令部分包括性能命令、訓練、同步及可選的非標準設備命令、終端識別命令、查詢(發送)命令和回聲抑制器解除。
(3)階段C:報文中過程,由信息傳輸過程和報文傳輸組成。信息傳輸過程與報文傳輸同時進行,并控制傳輸信號完整性,如傳輸同步、差錯檢測及糾錯和線路管理。若沒有差錯檢測和糾錯處理,則該階段只傳輸報文數據。
(4)階段D:報文后過程,傳真雙方在完成傳輸一頁報文后進行該過程。包含消息結束信號、確認信號、多頁信號和傳真結束過程信號。如果信息傳輸完畢,則直接進入E階段。
(5)階段E:呼叫釋放,可以手動或自動進行。在信息傳輸完畢或上述各階段操作異常時,雙方分別進入該階段,將傳真機與線路脫離。
1.2 傳真二進制碼信號結構
傳真過程用的二進制信號,以300 b/s的速率傳送,這是三類機二進制代碼過程數據傳輸的標準速率。二進制代碼的傳真控制過程都使用HDLC幀結構。一個HDLC幀結構由先導序列、標志序列、地址字段、控制字段、信息字段、幀校驗序列組成。
由于采用的調制解調器為TM-EC5658V Data/Voice/Fax Modem,它完成幀校驗和幀封裝工作,所以數字終端設備DTE與調制解調器通信過程中的HDLC幀結構如圖2所示。
(1)地址字段:表示該鏈路上發送或接收該幀的地址。提供多點連接安排中的指定終端的標識。在傳真通信中,由于公用電話交換網中只進行點對點的通信,故限定為單一信號格式。
(2)控制字段:該字段8 bit數據,用來提供末幀及非末幀的標志。格式為1100 x000,過程中的非末幀,x=0,末幀,x=1,這樣可以區別末幀和非末幀。末幀是指為期待從對方站發來響應之前所發送的最后一幀。
(3)HDLC信息字段:T.30建議書中HDLC信息字段被劃分為傳真控制字段和傳真信息字段兩部分。傳真控制字段由8 bit或16 bit構成,二進制碼表示各種命令或響應信號,可以提供28=256種控制信號。傳真信息字段的作用是進一步說明傳真控制字段的內容,提供各種標識、選擇、控制參數等信息。傳真信息字段是以8 bit為一組的數據信息來說明傳真過程。
(4)幀校驗序列,幀校驗序列為16 bit位寬數據,用于檢測傳輸中可能產生的差錯。DTE向Modem發送幀數據時不需要幀校驗序列,Modem完成幀校驗。Modem向DTE傳送幀數據時,附帶有幀校驗數據。
1.3 傳真通信流程分析
主叫端主動發出一次傳真呼叫,其既可以發送也可以接收傳真文件。一般情況下,當一方有文件需要發送時,可作為主叫端發送傳真文件。在輪詢狀態下,主叫端檢測被叫端是否有文件需要傳送。當主叫端和被叫端均為全自動操作時,主叫端先將傳真機接入電路,檢測到撥號音后撥號,啟動計時并向線路發送主叫單音信號,在設置本端傳真模式后進入階段B。
階段B要完成對通信雙方的標識,包括收發操作的確認、兼容性識別以及傳輸速率的確定。具體過程如下:
(1)被叫端將其性能指標(如支持的頁面大小、傳輸速率等)封裝在DIS(Digital Identification Signal)中,通知主叫端發送。
(2)主叫端根據被叫端性能指標做兼容性判斷。若本地無文件發送而對方有文件發送,則作為接收機發送DTC(Digital Transmistion Command)信號;若本地有文件發送且對方機器兼容,則發送DCS(Digital Command Signal)通知接收端本次傳真過程所采用的傳輸參數,并發送協商速率下的訓練序列。
(3)接收端正確接收到訓練后發送CFR(Confirmation To Receive)信號,否則發送FTT(Failure To Train)信號,發送端更新DCS相應字段并重發降速訓練序列,直至接收到CFR。
在收發雙方確定連接所能夠支持的最大速率傳輸速率下傳輸報文。非糾錯模式的報文在階段C一次性全部傳輸完畢,其報文后命令有三種,分別為多頁信號MPS(MultiPage Signal)、傳真過程結束信號EOP(End Of Procedure)和報文結束信號EOM(End Of Message)。正確接收報文后接收端發送MCF(Message Confirmation)信號。發送端收到MCF后,進入E階段,并發送DCN(Disconnect)信號,雙方拆鏈路。
1.4 調制解調器通信原理分析
Modem集成標準RS-232接口,通過RS-232接口的TxD和RxD兩條信號線完成DCE(Data Communication Equipment)和DTE(Data Terminal Equipment)的數據交換和控制信號交換。DTE發送AT命令到DCE,即Modem。Modem執行命令后通過RxD返回結果給DTE。圖3是Modem通信的示意圖。Modem每執行一條AT指令,都要返回當前的狀態;傳真過程中向Modem串口發送AT指令和HDLC幀數據。
由于Modem的性能不同,對應不同的工作模式,Class 1服務類別DCE提供為支持G3傳真操作所需要的服務水平。DTE通過AT指令向Modem傳遞命令和參數。Modem執行AT命令的結果就是修改Modem寄存器的值,即設置Modem操作狀態。通過設置Modem的服務類型后,撥號進入傳真流程。
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