基于Nios II的双网传真机系统的研究与开发

作者：时间：2010-06-24来源：网络收藏

在通过Internet进行传真时需要将MH编码数据封装在TIFF文件中，封装成TIFF文件的过程通过软件模块实现。
(4)译码模块
基于FPGA硬件电路实现图像MH译码模块，采用快速译码策略。在译码时，由于码元不等长且数据量较大，构造译码树较困难，应采用快速译码方法。快速译码算法的基本思想是采取多步合一的方法，一次输入的不是一个码元，而是多个码元。根据码表的特点可知，白游程最短码长是4，黑游程最短码长是2。由此在译码开始时，码元是以穿行的方式进入译码电路，对白游程可以直接读取4 bit，进入译码查找，若非完整编码再逐位读取；对黑游程可以直接读取2 bit，进入译码查找，若非完整编码再逐位读取。译码的具体算法如下：
①按游程类型读取对应最小编码长度编码；
②在形成码中进行匹配，若成功，按游程类型继续读取对应最小编码长度编码，转入③；否则转入④；
③终结码中匹配，失败则读取下一位继续匹配，直至成功；
④在终结码中进行匹配，匹配成功则跳入①重新开始；否则读取下一位编码，转入②。重复以上操作，直到本行结束；
(5)扫描、打印、电机驱动逻辑。
本硬件模块采用FPGA实现，主要提供CIS扫描器件、TPH打印器件、电机的驱动时序信号。
2.2 双网数字传真机软件设计
操作系统采用实时操作系统内核?滋C/OS-II，硬件抽象层HAL[5]由Nios II 开发工具生成，TCP/IP协议栈使用移植到μC/OS-II上的Niche TCP/IP协议栈。Altera EP1C20开发板含有SMSC LAN91C111-NE MAC/PHY芯片，该芯片完成网络中MAC/PHY功能。软件主要完成系统控制和T30协议通信过程、非实时传真通信过程、Tiff[6]文件创建、Tiff文件解析。由于μC/OS-II是多任务的实时内核，故系统划分和设计了以下任务：
(1)Init任务：初始化任务，建立任务之间的通信量。
(2)TCP/IP协议栈任务：Inet_main任务，该任务负责TCP/IP协议的运行。
(3)clock tick任务：系统ticks任务。
(4)T30发送任务：实现发送一封传真的T30通信过程。
(5)T30接收任务：实现接收一封传真的T30通信过程。
(6)SMTP发送任务：通过SMTP命令EHLO、AUTH、RCPT、MAIL、DATA、QUIT和传真服务器进行对话，基于SMTP协议实现非实时传真通信协议，即按照服务器接收的发送传真格式发送一封特殊邮件到服务器。其中传真数据文件以附件的方式附在这封有固定格式和含义的邮件中，图像数据需要封装成Tiff文件的形式，附件发送时需要按照SMTP协议将数据重新编码为base64格式的编码数据才能进行发送。该封邮件内容固定格式中含有账号密码、发送参数、发往目标号码列表信息等内容，是非实时传真通信协议中规定的内容。
(7)POP3接收任务：通过POP3命令USER、PASS、STAT、RETR、QUIT实现与传真服务器的对话，从传真服务器收取一封特殊的邮件，该邮件的附件即为传真图像数据Tiff文件。收取下来的Tiff文件是base64编码数据，首先需要将文件数据进行base64解码还原出Tiff文件。
(8)Tiff文件解码任务：Tiff文件是标签式文件，按照Tiff文件的格式和对应标签含义解析出Tiff文件的信息和具体的图像数据，然后触发MH解码电路模块工作并驱动电机和TPH打印模块打印黑白像素点。
(9)创建Tiff文件任务：根据Tiff文件信息标签组建Tiff文件。
双网 传真机系统在Altera Cyclone EP1C20实验板、外加驱动板、Modem等硬件基础上开发成功，通过反复软硬件调试，软硬件运行稳定、达到系统功能指标。利用了μC/OS-II能够稳定、安全处理并发多任务这一特点，软件模块稳定运行，体现出较高的实时性和可靠性，取得了较好的实际效果。本系统可以自己设计和生产带Altera FPGA芯片的实验板，集成Ethernet MAC/PHY芯片和Modem芯片等，降低系统成本。同时本系统还可以与PC机联网，通过PC机向双网 传真机发送文件和接收文件，这样可以提高工作效率并减少纸张浪费，适合于公司集团用户作为传真中转工作机，具有一定的市场应用价值。

参考文献
[1] ITU-T Recommendation T.30 Procedures for document facsi-mile transmission in the general switched telephone network[S].2005.
[2] 李兰英.Nios II嵌入式软核SoPC设计原理及应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.
[3] 刘立柱.网络传真通信原理与技术[M].北京：国防工业出版社，2006.
[4] ITU-T Recommendation T.4 Standardization of Group 3 facsimile terminals for document transmission[S].2003.
[5] Nios II软件架构解析[M].西安：西安电子科技大学出版社，2007.
[6] RFC2306-Tag Image File Format(TIFF)-F Profile for Facsimile[S]，1998.