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1、 1基金颁发部门：陕西省科学技术厅；项目名称：数字双网传真机；项目类别：陕西省重大产业化项目；编号：2008K04-G9 基金申请人：韩俊岗 嵌入式网络数字传真系统设计与实现 嵌入式网络数字传真系统设计与实现 王祁远 韩俊岗 蒋林 （西安邮电学院 计算机系 陕西 西安 710061）摘要摘要：本文讨论了数字双网传真机中网络传真系统的设计思路与实现方法。通过对非实时网络传真通信协议的研究，采用周立功 SMARTARM2200 开发板，基于 uClinux 操作系统，实现IP 网络传真。该系统完成了双网数字传真机中网络传真的通信功能。所设计系统已经通过信息产业部鉴定与验收，目前已投入市场。关键字关
2、键字：协议，双网数字传真机，SMARTARM2200 开发板，uClinux 中图分类号：中图分类号：TP393 文献标识码：文献标识码：A The Design and Implementation of Embedded Net Digital Fax System Wang qiyuan,Han jungang,Jiang lin (Xian Institute of Posts&Telecommunications,Computer Department,Xian 710061)Abstract:This paper analyzes the design and implementa
3、tion of non-real-time network system of Dual-Net Digital Fax,and then according to the analysis of Non-Real-Time Internet faxes communication protocol,base on uClinux operating system and ZLG SMARTARM2200 development board to realize the Network Facsimile.This system can achieve the network fax comm
4、unication functions of the Dual-Net Digital Fax.The Dual-Net Digital Fax has passed the identification and acceptance testing of Ministry of Information Industry,at the present time,it also has been Mercerization.Keywords:Protocol,Dual-Net Digital Fax,SMARTARM2200 development board,uClinux 1 引言 1 引言
5、 随着通信技术的发展，尤其是 Internet 网络的普及，为双网数字传真机奠定了实现的基础，也为传真业务的发展注入了新的活力。而网络传真功能作为双网数字传真机与普通传真机最大的区别，其实现方案就显得尤为重要。本文深入研究行业标准IP 传真数据非实时传送技术要求，在分析 Internet 网络实现非实时传真收发与处理的基础上，提出了基于Internet 的网络传真实现方案，描述了 IP 网络传真系统的设计与实现，以及所涉及到的相关协议与技术，并且描述了在 SMARTARM2200 开发板上实现该解决方案的细节。通过对网络传真终端的实现，深入分析以 ARM 处理器实现网络传真通信系统的可行性、可
6、靠性和稳定性。本文第 2 部分简单介绍了国家通信行业标准IP 传真数据非实时传送技术要求；第 3部分提出了网络传真的系统架构和通信流程，并提出了基于嵌入式操作系统 uClinux，以及ARM 处理器实现网络传真系统的设计思路和实现方法；第 4 部分对设计过程进行了简单总结。2 协议简介 2 协议简介 西安邮电学院联合西安亚森通信股份有限公司在国内率先制定的国家通信行业标准 IP传真数据非实时传送技术要求（标准号：YD/T1650-2007），以国际电信联盟电信标准化部门建议 ITU-T T.37在 Internet 上利用存储转发方式传送传真数据的规程为基础，并结合国内多家厂商的 IP 非实时
7、传真设备的实际情况制定。规定了 IP 传真数据非实时传送的技术要求，包括 IP 非实时传真终端的信令格式、通信协议、流程和数据编码格式的要求。结合 2实现网络非实时传真通信时的用户在传真清晰度、传输时间、彩色化、成本、群发等的需求，提出了一种通过网络非实时发送传真的信令格式，来解决网络传真的发送和接收问题。3 IP 网络传真系统简介 3 IP 网络传真系统简介 本课题的网络传真通信系统采用非实时通信方式中一种重要的实现方式，也是目前在Internet 上使用最为广泛的一种应用电子邮件（E-Mail）1。电子邮件在客户机与服务器之间提供松耦合的、异步的交互，而这种方式确保了传真邮件安全的应用。电
8、子邮件的可靠性高，这是因为它是基于 TCP 基础上的，而 TCP 是可以提供端到端的可靠通信。因此将电子邮件与电话或传真结合起来，则可以进一步拓展 Internet 的应用范围。网络传真通过电子邮件的方式实现，在进行网络传真通信时，需要将传真样张转换为电子邮件即可，其中的技术关键是文件格式的转换。本系统中，文件格式的转换在客户端设备处完成。3.1 网络传真终端设计 3.1 网络传真终端设计 实现完整网络传真收发的功能与步骤，可以分为网络传真发送处理及网络传真接收处理两个部分。其中网络传真接收端的处理可以理解为网络传真发送处理的逆过程。图 象处 理MH/MR编码Tiff格 式解 析MH/MR译码
9、文 件 格式 转 换组 成Tiff格 式传 真服 务 中心传 真 机双 网 传真 机E-mailE-mailPSTN文 件 传 输及 扫 描网 络 传 真 发 送 端 处 理网 络 传 真 发 送 端 处 理网 络 传 真 接 收 端 处 理网 络 传 真 接 收 端 处 理文 件 格式转 换 图 1 数字双网传真终端网络传真的处理过程 在发送端，对传真样张进行分解、量化处理、编码、调制；而在接收端进行解调、译码、记录（处理）和传真图像合成的过程。所谓“分解”，就是将传真图像按照一定的密度，在水平和垂直两个扫描方向上，顺序进行分割，分割出来的微小基本单元称之为像素或像点1。此后，再利用光/电转
10、换技术，把像素点按一定次序转换成电信号，再将电信号进行各种处理，包括二值处理、压缩编码等，再将图像信息按 Tiff 协议格式进行封装，接着再把包含图像信息的 Tiff 格式的文件作为邮件的附件形式发送到传输线路4，即 Internet 网络，通过传真服务中心转发到接收端。在接收端，接收方首先从传真服务中心取回包含传真信息的邮件，经过解析邮件，取出包含图像信息的邮件附件，接着提取出 Tiff 格式文件中的图像信息，再经过译码恢复出与发送端二值图像信号相对应的图像数据序列。最后送入记录部件，恢复出与发送端图像一致的传真图像，即传真样张（文件、图表、图形或图像）。3.2 网络传真系统实现 3.2 网
11、络传真系统实现 3uClinux移 植网 络 接 口ramdisk文 件 系 统JFFS2文 件 系 统命 令 控 制传 真服 务中 心网络传真终端ARM嵌 入 式 平 台网络传真终端POP3客户 端SMTP客户 端POP3客户 端SMTP客户 端 图 2 网络传真系统实现 该系统主要分为三个主要（层次）部分：1.基于 ARM7 的嵌入式硬件开发平台；2.嵌入式操作系统 uClinux 的移植2，为嵌入式软件提供可靠的操作系统支持，主要包括基本的 TCP/IP 网络功能支持，ram disk 文件系统支持（用于暂存系统运行过程中的数据）以及 JFFS2 文件系统的支持（主要用于在 Flash
12、中长期保存传真数据和关键的系统数据等）；3.网络传真处理程序：主要包括网络传真终端处理程序（图 1 中所列功能）以及与传真服务器中心之间的传真收发接口（其中传真的内容遵循协议标准），以及传真命令控制的接口（主要实现传真的网络发送、网络传真打印以及传真机参数设置等功能），并提供传真的存储管理等功能4。3.3 系统性能测试 3.3 系统性能测试 对嵌入式系统进行综合测试分析，以保证系统的软件、硬件具有兼容性、高可靠性和高可用性。并能在发生故障时，迅速准确定位系统中的问题。本项目采用周立功公司开发SMARTARM22003开发板为双网数字传真机硬件测试平台，以保证系统硬件平台的可靠性与稳定性。本项目
13、对目标系统的内存使用和功能实现两个方面进行了测试。内存使用的监控，采用 VxSim，它是时下流行的 Wind River 公司的 VxWorks RTOS 的模拟系统。VxSim 允许设备驱动程序以及用户开发的应用程序在放置到嵌入式系统前，可以在主机环境中测试。通过对网络传真处理终端进行邮件收发的压力测试：全速启动邮件服务接收端与发送端（模拟传真服务中心，进行闭环测试），POP3 客户端，SMTP 客户端四个进程，根据嵌入式系统内存情况3，最大限度允许 10 个不同的用户进程连接。如果要加大可连接用户进程的数量，则进一步增大目标系统内存即可。功能测试是通过将所开发的网络传真应用程序移植23到
14、SMARTARM2200 开发板上，使网络传真系统作为能够独立运行在 Internet 网络和 PSTN 网的数字网络传真的实体终端，并进行了如下几方面的功能测试4：?测试网络数字传真机的接收传真功能 4?测试网络数字传真机的发送传真功能?测试网络数字传真机的传真图像扫描功能?测试网络数字传真机的传真图像打印功能 本项目于 2007 年 02 月 26 日通过信息产业部科技司的鉴定验收，目前亚森公司已使用本项目专利开发出成品机型 iFax-858+型双网数字传真机，并且大量投放市场，注册用户超过 8 万人。经西安中萃可口可乐饮料有限公司、西安高新技术产业开发区管理委员会、咸阳市广播电视台等使用
15、，证明性能可靠，稳定。4 结束语 4 结束语 本文分析了用于数字双网传真机的网络传真系统的设计，通过对网络非实时传真通信协议的研究，提出一种可行的网络传真通信实现方案。在具体实现完整的双网传真系统的时候，从物理层到应用层，从软件开发到系统移植，其所涉及到的方面远远多于本文所讨论的问题，但限于篇幅，仅给出了网络传真设计的基本思路以及实现时的关键问题。本项目经过这两年多的沉淀与积累，已经得到了迅速的发展，在去年年初更是通过信息产业部科技司的鉴定验收。本文作者创新点：通过对非实时网络传真通信协议的研究，提出了一种基于 ARM 处理器和uClinux 嵌入式操作系统的网络传真通信的实现方案，并通过鉴定
16、与验收。参参 考考 文文 献献 1 刘立柱 著 传真图像和传真信号处理原理与技术M.国防工业出版社 2 徐睿，黄健，徐辰 著 基于 ARM 的嵌入式系统开发与应用M.人民邮电出版社，3 周立功等著 ARM 嵌入式系统实验教程（二）M.北京航空航天大学出版社 4 李哲 双网数字传真机设计与实现j 微计算机信息 2007，5-2：120-121 作者简介：王祁远（1983），男，陕西西安人，西安邮电学院计算机系硕士研究生；研究方向为 VLSI系统与计算机辅助设计 韩俊岗（1943），男，教授，硕士生导师；研究方向为 VLSI 系统与计算机辅助设计 蒋林（1970），男，教授，硕士生导师；研究方向为
17、 VLSI 系统与计算机辅助设计 Biography:Wang Qiyuan(1983-),Male(Han ethnic),Shaanxi Province,Xian Institute of Post&Telecommunications,Master,VLSI System and CAD.Han Jungang(1943-),Male(Han ethnic),professor,Xian Institute of Post&Telecommunications,Professor,VLSI System and CAD.Jiang Lin(1970-),Male(Han ethnic),professor,Xian Institute of Post&Telecommunications,VLSI System and CAD.项目经济效益：2007年 产值 10万元 税金 0.6万元 利润 0万元 2008年 产值 50万元 税金 3万元 利润 3.5万元