μC／OS-II基础上实现的无纸传真收发系统

摘要：对T．30协议和T．4协议进行了深入的研究，设计出了可靠的传真收发流程。设计的传真数据解析树对数据进行解析。在μC／OS-II操作系统下实现了无纸传真收发。该系统对资源要求低，能够在低端嵌入式硬件上运行，支持的最高传输速率为14 400 bps。用户可以将该系统视作一个传真机功能模块，嵌入到诸如可视电话之类的设备中。以较低的成本集成传真功能，也可以作为独立系统应用于移动办公场合。
关键词：通信终端技术；T．30协议；T．4协议；无纸传真；μC／OS-II

引言
随着Internet的高速发展，通信工具日益更新，传真凭借其具有凭证确认、快速、方便等特点，是企业不可或缺的通信工具。传统硬件传真机存在很多问题，影响了企业使用传真机的成本和效率。很多企业已经放弃使用传统传真机，或是寻找替代产品。无纸传真系统正是针对企业的这种需求应运而生的。其实质是电子化收发传真。无纸化传真系统启动后，在无人参与条件下可自动可靠地运行，减少多余的环节，缩短信息的传递时间，使传真尽快得到处理。同时，增强了传真的保密性。电子化过程可以节省大量资源，包括人力、纸张、打印、通信费用、维护费用等，从而减少成本。目前无纸化传真系统对企业的重要作用已经逐步显现，使用也越来越广泛。

1 传真协议介绍
T．30协议为PSTN网上的传真传输协议与规程，是标准传真。它对3类传真机在普通电话网上的通信流程、所采用的信号格式、控制信令以及纠错方式都作了详细的描述和规定。该协议规定了8种可能的操作方式，每种操作方式均可用5个独立而又连贯的阶段来描述：呼叫建立
阶段、报文传输前标识和选择所需性能的过程、报文传输阶段、报文后处理阶段和呼叫释放阶段。其中传真报文的传输将按照T4协议中所描述的调制方式进行。
T4是ITU—T制定的传真协议。该协议用于3类传真终端文件传输的标准化协议。它定义了黑白文件和彩色文件在普通电话交换网，国际租用电路以及ISDN进行三类传真的各种特性，包括编码、线扫描等定义。

2 μC／OS-lI操作系统介绍
μC／OS-II是一种公开源代码、结构小巧、具有可剥夺实时内核的实时操作系统。μC／OS-II大部分代码是用C语言编写的。CPU硬件相关部分是用汇编语言编写的。总量约200行的汇编语言部分被压缩到最低限度，为的是便于移植到其他的CPU上。用户只要有标准的ANSI的C交叉编译器、汇编器、连接器等软件工具，就可以将μC／OS-II嵌入到开发的产品中。μC／OS-II具有执行效率高、占用空间小、实时性能优良和可扩展性强等特点。最小内核可编译至2 KB。μC／OS-II操作系统已经移植到了大部分知名的CPU上。

3 传真数据处理的算法设计
收到传真数据后，往往需要对数据进行解析，比如生成tiff文件、格式转换、错误统计等。由前文所述，T．4协议中规定了传真数据采用前缀编码，所以本文采用霍夫曼树进行数据解析。
霍夫曼算法一般用于数据压缩，基本思想是根据数据的统计频度，生成一种带权路径长度最短的二叉树。从根节点到叶子节点所经历的路径即代表该叶子节点的编码。本文采用了这种思想对传真数据进行解析，比如N的编码为0001，该编码为前缀编码，每个码字之间不会出现混淆。霍夫曼二叉树如图1所示。

基于霍夫曼树的思想，将T．4协议中对传真扫描点的编码构建成一颗带权二叉树，如图2所示。
其中每一个叶子节点对应于某一个编码，首先设置一个游标，用于标识当前位置，其初始位置为根节点，收到传真数据后，根据数据中的bit位移动游标，可能有以下3种情况：
①游标到达某一个叶子节点，但此叶子节点不是EOL，表明收到一个完整的编码，但1行还没结束，游标返回到根节点；
②游标到达EOL叶子节点，表明1行结束，游标返回根节点；
③游标下一步没有路径可走，表明数据出错，此时需要搜寻下一个EOL用于重新同步。

4 无纸传真收发系统设计
4．1 基本模式
按照T．30协议规定，文件传真在公用电话交换网上的传输操作方法可能有8种组合，如表1所列。本文设计的系统采用的操作方法为4-T，即主叫站与被叫站均为自动操作，主叫站作为传真的发送方，被叫站作为传真的接收方。

4．2 硬件框架
整个传真系统的硬件框图如图3所示。左侧虚线框内模块和右侧的FAX模块是从交换机的两根电话线中分离出来的2个独立传真模块。右侧的FAX模块是普通纸传真机，为测试左侧虚框内模块的功能而配置的。左侧虚线框内4大模块为无纸传真模块。

无纸传真模块中，左侧的PC机为辅助设备，利用PC机上的集成开发调试环境IAR和代码编辑软件sourceinsight进行源码编辑与