NiosII的網(wǎng)絡(luò)傳真機(jī)圖像傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引言
    網(wǎng)絡(luò)傳真機(jī)是將待傳真的圖、文稿件等自動(dòng)掃描成圖像文件，然后通過網(wǎng)絡(luò)傳真協(xié)議將數(shù)據(jù)文件發(fā)到網(wǎng)絡(luò)傳真服務(wù)器中，經(jīng)服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)傳真機(jī)或者普通傳真機(jī)的設(shè)備。傳真圖、文稿件數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳真機(jī)掃描構(gòu)件CIS(Contact Image Sensor)掃描成點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，經(jīng)過MH(Modified Huffman)編碼模塊編碼成MH碼字，最后通過圖像傳輸系統(tǒng)進(jìn)行傳輸。本文設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)傳真圖像傳輸系統(tǒng)可以將傳真數(shù)據(jù)通過Inte-rnet網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到目標(biāo)端，不但速度快，而且可以有效地節(jié)省網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用。

1 網(wǎng)絡(luò)傳真機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)
    網(wǎng)絡(luò)傳真機(jī)通過圖1所示的方式接入到網(wǎng)絡(luò)中。網(wǎng)絡(luò)傳真機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)傳真服務(wù)器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，通信協(xié)議是非實(shí)時(shí)傳真標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，根據(jù)目標(biāo)傳真機(jī)是網(wǎng)絡(luò)傳真機(jī)還是普通傳真機(jī)，選擇對(duì)應(yīng)的Internet網(wǎng)絡(luò)、PSTN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行推送。接入PSTN網(wǎng)絡(luò)和目標(biāo)傳真機(jī)通過T30協(xié)議進(jìn)行通信。通過Internet發(fā)送，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)文件格式是Tiff，服務(wù)器會(huì)判斷該傳真是發(fā)往普通傳真機(jī)還是網(wǎng)絡(luò)傳真機(jī)。如果發(fā)往普通傳真機(jī)，服務(wù)器會(huì)解析Tiff文件并將解析出的傳真編碼數(shù)據(jù)發(fā)往普通傳真機(jī)；如果發(fā)往網(wǎng)絡(luò)傳真機(jī)，則將該Tiff文件放到用戶目錄中，等待網(wǎng)絡(luò)傳真機(jī)自動(dòng)或者手動(dòng)收取。

2 網(wǎng)絡(luò)傳真圖像傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    網(wǎng)絡(luò)圖像傳輸過程如圖2所示。在發(fā)送網(wǎng)絡(luò)傳真時(shí)，傳真數(shù)據(jù)被封裝成Tiff文件進(jìn)行發(fā)送。發(fā)送過程是：通過掃描設(shè)備獲得像素點(diǎn)數(shù)據(jù)，經(jīng)MH編碼模塊編碼成MH碼字，由封裝Tiff文件模塊封裝成Tiff文件，啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送模塊進(jìn)行發(fā)送。接收過程是：通過網(wǎng)絡(luò)接收一個(gè)Tiff文件，提取附件并取出Tiff文件進(jìn)行Tiff文件解析，然后經(jīng)MH解碼和打印模塊進(jìn)行MH解碼和發(fā)送打印時(shí)序，最后由TPH(Themal Print Head)打印設(shè)備完成打印輸出。

    Tiff文件的構(gòu)造和解析是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。Tiff文件是由許多標(biāo)簽組成的，分為文件頭和IFD(Image File Header)兩部分。一個(gè)IFD中存儲(chǔ)一幅圖像的信息，IFD可以由許多標(biāo)簽組成。一個(gè)Tiff文件的格式如圖3所示。具體的每個(gè)標(biāo)簽的含義參考RFC 2301(File Format for Internet Fax)文檔、Tiff 6．0 Specification文檔。

3 網(wǎng)絡(luò)傳真圖像傳輸系統(tǒng)軟硬件實(shí)現(xiàn)
    系統(tǒng)硬件使用Altera Cyclone EPlC20開發(fā)板，CPU為NiosII。開發(fā)板含有SMSC LAN91C111-NE MAC／PHY芯片，用于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的MAC／   PHY功能。操作系統(tǒng)采用μC／OS-II，TCP／IP協(xié)議棧使用移植到μC／OS-II中的Niche TCP／IP協(xié)議棧。由于μC／OS-II是多任務(wù)實(shí)時(shí)內(nèi)核，故圖像傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)了4個(gè)任務(wù)(Task)。任務(wù)之間的通信使用消息隊(duì)列MailStorageQ、PrintStorageQ，如圖4所示。

    Create Tiff Task：該任務(wù)負(fù)責(zé)創(chuàng)建Tiff文件，調(diào)用構(gòu)造Tiff文件的函數(shù)創(chuàng)建Tiff文件，調(diào)用成功后將Tiff文件的首地址通過消息隊(duì)列MailStorageQ傳遞給發(fā)送網(wǎng)絡(luò)傳真的任務(wù)SmtpClientTask。
    SmtpClientTask：該任務(wù)負(fù)責(zé)以SMTP協(xié)議的命令形式與網(wǎng)絡(luò)傳真服務(wù)器進(jìn)行通信，命令有EHLO、AUTH、RCPT、MAIL、DATA、QUIT等。傳真文件以郵件附件的形式進(jìn)行發(fā)送。一封待發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)傳真格式郵件(簡稱“郵件”)定義如下：郵件頭，接著是一個(gè)空行，然后是郵件體(即正文)，正文之后是附件。郵件頭主要包括Date、From、To、Subject、Message-ID、Mime-Version、Content-Type等。正文是協(xié)議規(guī)定的標(biāo)簽：值格式的文本行，主要包含有賬號(hào)密碼、發(fā)送參數(shù)、發(fā)送目標(biāo)號(hào)碼列表信息等。附件是傳真數(shù)據(jù)文件(Tiff文件)的base64編碼字符。正文和附件在郵件中被分為兩個(gè)Boundary。
    Pop3ClientTask：該任務(wù)負(fù)責(zé)以POP3協(xié)議的命令形式與網(wǎng)絡(luò)傳真服務(wù)器進(jìn)行通信，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳真的收取。NetfaxprintTask：該任務(wù)負(fù)責(zé)分析郵件，解析郵件頭，提取出附件(Attachment)，對(duì)附件進(jìn)行base64解碼，然后對(duì)Tiff文件進(jìn)行解析，定位出MH編碼數(shù)據(jù)，交由MH編碼和打印控制電路進(jìn)行Tiff文件(傳真)打印。

4 測(cè)試與調(diào)試
    測(cè)試環(huán)境以亞森公司(AsiaTelecom)的網(wǎng)絡(luò)傳真服務(wù)器為傳真服務(wù)器，Altera Cyclone EP1C20開發(fā)板為網(wǎng)絡(luò)傳真終端，開發(fā)板連接到Internet。
    發(fā)送的Tiff文件(網(wǎng)絡(luò)傳真)樣張如圖5所示。接收的Tiff文件(網(wǎng)絡(luò)傳真)也可以成功解碼和打印輸出。

    該網(wǎng)絡(luò)傳真圖像傳輸系統(tǒng)成功解決了網(wǎng)絡(luò)傳真的圖像組織與傳輸、解碼以及打印的技術(shù)難題，對(duì)開發(fā)網(wǎng)絡(luò)傳真機(jī)具有重要意義。