基于NiosII传真通信规程的分析与设计实现

传真机作为图文通信设备得到了广泛应用。为了进行正常通信，需要在通信过程中进行一些“操作”，或者由机器自动执行某些操作，发送方和接收方要进行“磋商”。接收/发送双方要经过发出表示信号、命令信号、响应信号和证实信号这一过程，这是一个不断“操作”和“确认”的渐进过程。这个通信规程就是ITU-T在T.30建议中作的规定，T.30建议书作为传真机在公用电话交换网上的传输规程，对公用电话交换网上传真业务的发展起到了决定性的作用。目前传真通信的产品开发主要是基于Conexant等公司的专用传真芯片，对系统二次开发。本文从替代传统专用芯片的角度，提出一种新的基于NiosII传真系统方案，即软硬件协同开发的流程，分析并设计实现传真通信。1 传真通信规程分析1.1 传真过程描述T.30建议规定了通信规程的适用范围、所用术语的解释、传真呼叫描述、传真用的单音信号方式和二进制信号方式[1]。图1为传真阶段过程图。

本文引用地址：阶段A：呼叫建立，连通传真通信双方传输线，使传真机接入线路。拨号和应答双方均可由人工或自动两种操作完成。(2)阶段B：报文前过程，报文传输的准备阶段，包括性能识别和选择条件命令及接收条件确认。命令部分包括性能命令、训练、同步及可选的非标准设备命令、终端识别命令、查询(发送)命令和回声抑制器解除。(3)阶段C：报文中过程，由信息传输过程和报文传输组成。信息传输过程与报文传输同时进行，并控制传输信号完整性，如传输同步、差错检测及纠错和线路管理。若没有差错检测和纠错处理，则该阶段只传输报文数据。(4)阶段D：报文后过程，传真双方在完成传输一页报文后进行该过程。包含消息结束信号、确认信号、多页信号和传真结束过程信号。如果信息传输完毕，则直接进入E阶段。(5)阶段E：呼叫释放，可以手动或自动进行。在信息传输完毕或上述各阶段操作异常时，双方分别进入该阶段，将传真机与线路脱离。1.2 传真二进制码信号结构传真过程用的二进制信号，以300 b/s的速率传送，这是三类机二进制代码过程数据传输的标准速率。二进制代码的传真控制过程都使用HDLC帧结构。一个HDLC帧结构由先导序列、标志序列、地址字段、控制字段、信息字段、帧校验序列组成。由于采用的调制解调器为TM-EC5658V Data/Voice/Fax Modem，它完成帧校验和帧封装工作，所以数字终端设备DTE与调制解调器通信过程中的HDLC帧结构如图2所示。

(1)地址字段：表示该链路上发送或接收该帧的地址。提供多点连接安排中的指定终端的标识。在传真通信中，由于公用电话交换网中只进行点对点的通信，故限定为单一信号格式。(2)控制字段：该字段8 bit数据，用来提供末帧及非末帧的标志。格式为1100 x000，过程中的非末帧，x=0，末帧，x=1，这样可以区别末帧和非末帧。末帧是指为期待从对方站发来响应之前所发送的最后一帧。(3)HDLC信息字段：T.30建议书中HDLC信息字段被划分为传真控制字段和传真信息字段两部分。传真控制字段由8 bit或16 bit构成，二进制码表示各种命令或响应信号，可以提供28=256种控制信号。传真信息字段的作用是进一步说明传真控制字段的内容，提供各种标识、选择、控制参数等信息。传真信息字段是以8 bit为一组的数据信息来说明传真过程。(4)帧校验序列，帧校验序列为16 bit位宽数据，用于检测传输中可能产生的差错。DTE向Modem发送帧数据时不需要帧校验序列，Modem完成帧校验。Modem向DTE传送帧数据时，附带有帧校验数据。1.3 传真通信流程分析主叫端主动发出一次传真呼叫，其既可以发送也可以接收传真文件。一般情况下，当一方有文件需要发送时，可作为主叫端发送传真文件。在轮询状态下，主叫端检测被叫端是否有文件需要传送。当主叫端和被叫端均为全自动操作时，主叫端先将传真机接入电路，检测到拨号音后拨号，启动计时并向线路发送主叫单音信号，在设置本端传真模式后进入阶段B。阶段B要完成对通信双方的标识，包括收发操作的确认、兼容性识别以及传输速率的确定。具体过程如下：(1)被叫端将其性能指标(如支持的页面大小、传输速率等)封装在DIS(Digital Identification Signal)中，通知主叫端发送。(2)主叫端根据被叫端性能指标做兼容性判断。若本地无文件发送而对方有文件发送，则作为接收机发送DTC(Digital Transmistion Command)信号;若本地有文件发送且对方机器兼容，则发送DCS(Digital Command Signal)通知接收端本次传真过程所采用的传输参数，并发送协商速率下的训练序列。(3)接收端正确接收到训练后发送CFR（Confirmation To Receive）信号，否则发送FTT（Failure To Train）信号，发送端更新DCS相应字段并重发降速训练序列，直至接收到CFR。在收发双方确定连接所能够支持的最大速率传输速率下传输报文。非纠错模式的报文在阶段C一次性全部传输完毕，其报文后命令有三种，分别为多页信号MPS（MultiPage Signal）、传真过程结束信号EOP（End Of Procedure）和报文结束信号EOM(End Of Message)。正确接收报文后接收端发送MCF(Message Confirmation)信号。发送端收到MCF后，进入E阶段，并发送DCN（Disconnect）信号，双方拆链路。1.4 调制解调器通信原理分析Modem集成标准RS-232接口，通过RS-232接口的TxD和RxD两条信号线完成DCE(Data Communication Equipment)和DTE(Data Terminal Equipment）的数据交换和控制信号交换。DTE发送AT命令到DCE，即Modem。Modem执行命令后通过RxD返回结果给DTE。图3是Modem通信的示意图。Modem每执行一条AT指令，都要返回当前的状态；传真过程中向Modem串口发送AT指令和HDLC帧数据。由于Modem的性能不同，对应不同的工作模式，Class 1服务类别DCE提供为支持G3传真操作所需要的服务水平。DTE通过AT指令向Modem传递命令和参数。Modem执行AT命令的结果就是修改Modem寄存器的值，即设置Modem操作状态。通过设置Modem的服务类型后，拨号进入传真流程。

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