基于雙機通信的研究

摘 要:研究了在因特網(wǎng)日漸普及而商務活動中又難以摒棄傳真的情況下，在普通傳真機上實現(xiàn)因特網(wǎng)絡傳真和普通電話網(wǎng)傳真兩種功能的新型傳真機——雙網(wǎng)數(shù)字傳真機。討論了網(wǎng)絡傳真協(xié)議棧，并根據(jù)雙網(wǎng)數(shù)字傳真機的總體設計方案，完成了其軟硬件模塊設計，實現(xiàn)了其雙機通信模塊的軟硬件，并在仿真環(huán)境下完成了調(diào)測試。

關鍵詞:傳真通信; 電話網(wǎng); 因特網(wǎng); 協(xié)議

中圖分類號:TN917.8-34文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)21-0083-03

Research on Two-computer Communication

ZHANG Qun-liang，TIAN Xiao-ping

(Xi’an University of Post and Telecommunications， Xi’an 710121， China)

Abstract: With the popularity of the Internet and the increasing demands of the fax in the business activities， the digital fax used in double networks is achieved， that is， a new-born fax to simultaneously share the advantages of the Internet and the ordinary telephone fax， the protocol of the network fax is discussed， the whole designing scheme of the digital fax used in double networks is put forward including the model design of the software and hardware， and the simulated regulation and test are realized.

Keywords: fax telecommunication; telephone network; Internet; protocol

0 引 言

傳真通信不僅能傳送圖像/圖形信息，而且可以保留其具體的形式，因此，真跡傳送是傳真通信又一主要特點，也是最具魅力的特點。隨著因特網(wǎng)的發(fā)展，收發(fā)電子郵件已經(jīng)成為大部分公司與個人或其他公司進行通信聯(lián)系的主要方式。在公司內(nèi)部，相比使用電話進行通信，人們更愿意使用電子郵件，電子郵件已經(jīng)成為大多數(shù)人的第二種主要通信手段。相比傳統(tǒng)傳真，電子郵件有一個顯著的優(yōu)點:成本很低。基于這種原因，人們自然會聯(lián)想到通過因特網(wǎng)發(fā)送傳真，這就是網(wǎng)絡傳真。

雙網(wǎng)數(shù)字傳真機與普通傳真機的最大區(qū)別是增加了網(wǎng)絡傳輸接口，具有普通電話網(wǎng)和因特網(wǎng)兩種傳輸模式，增強了傳真機的功能，擴展其適用范圍，提高了傳輸效率和傳輸可靠性，保證良好的圖像質(zhì)量，并大幅度地降低了傳真所帶來的長途通信費用。

雙網(wǎng)數(shù)字傳真機是一個雙處理器結(jié)構(主處理器是SCE214，從處理器是ARM S3C4510B)的嵌入式系統(tǒng)，要實現(xiàn)網(wǎng)絡傳真功能首先必須實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)的雙機通信，即主處理器與從處理器的信息交換。

1 雙機通信的硬件實現(xiàn)

采用IDT公司的2K×8 b的高速雙口RAM——IDT7132來實現(xiàn)雙機通信。雙口RAM是常見的共享式多端口存儲器，如圖1所示，雙口RAM最大的特點是存儲數(shù)據(jù)共享，一個存儲器配備兩套獨立的地址、數(shù)據(jù)和控制線，允許兩個獨立的CPU或控制器同時異步地訪問存儲單元。既然數(shù)據(jù)共享，就必須存在訪問仲裁控制。內(nèi)部仲裁邏輯控制提供以下功能:對同一地址單元訪問的時序控制;存儲單元數(shù)據(jù)塊的訪問權限分配;信令交換邏輯(例如中斷信號)等。

圖1 雙口RAM的功能框圖

它允許兩個(左、右)端口同時讀寫數(shù)據(jù)，每個端口具有自己獨立的控制信號線、地址線和數(shù)據(jù)線;允許數(shù)據(jù)高速存取，最快存取時間為20 ns;功耗低，工作在省電模式時，功耗為5 mW;其數(shù)據(jù)保存電壓為2 V，便于用電池完成數(shù)據(jù)的掉電保護。IDT7132可以作為8位雙口RAM單獨使用，也可以與IDT7142組成主從式系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)線擴展到16位，甚至更寬。IDT7132支持從其兩個端El對器件的任何存儲空間進行完全異步的讀/寫操作。通過CE的控制，IDT7132自動工作在省電模式下，而且還可以通過接電池達到數(shù)據(jù)保護的目的。

IDT7132工作情況如下:當左右端口不對同一地址單元存取時，BUSYR=H，BUSYL=H，可正常存儲，其中:H表示高電平，L表示低電平。當左右端口對同一地址單元存取時，有一端口的BUSY=L，禁止數(shù)據(jù)的存取。此時，兩個端口中，哪個存取請求信號出現(xiàn)在前，則其對應的BUSY=H，允許存取;哪個存取請求信號出現(xiàn)在后，則其對應的BUSY=L，禁止其寫入數(shù)據(jù)。需要注意的是，兩端口間的存取請求信號出現(xiàn)時間要相差在5 ns以上，否則仲裁邏輯無法判定哪一個端口的存取請求信號在前;在無法判定哪個端口先出現(xiàn)存取請求信號時，控制線BUSYL和BUSYR只有一個為低電平，不會同時為低電平。這樣，就能保證一個對應于BUSY=H的端口能進行正常存取，對應于BUSY=L的端口不存取，避免雙端口存取出現(xiàn)錯誤。非競爭真值表見表1，競爭真值表見表2。

表1 IDT7132非競爭真值表

左右端口

R/WCEOED0~D7

功能描述

XHXZ端口無效，掉電模式

XHXZCER，CEL為高電平，掉電模式

LLXDATAIN寫入數(shù)據(jù)

HLLDATAOUT讀出數(shù)據(jù)

HLHZ高阻抗輸出

注:A0L~A10L≠A0R~A10R，H表示高電平，L表示低電平，X表示任意狀態(tài)，Z表示高阻抗。

表2 IDT7132競爭真值表

輸入輸出

CELCERA0L~A10LA0R~A10RBUSYLBUSYR

功能描述

XXNO MATCHHH正常

HXMATCHHH正常

XHMATCHHH正常

LLMATCH☆☆禁止寫入

圖2是IDT7132在本系統(tǒng)中的連接框圖。IDT7132的寫入時序圖和讀出時序如圖3，圖4所示。在寫入時序圖中，由R/W脈沖上升沿控制寫入操作，在讀出時序圖中，由OE脈沖上升沿控制讀出操作。

圖2 雙口RAM芯片IDT7132連接框圖

圖3 IDT7132寫入時序圖

圖4 IDT7132讀出時序圖

SCE214和ARM處理器間數(shù)據(jù)交換的軟件實現(xiàn)是采用輪詢方式分別讀/寫雙口RAM。它們的讀/寫操作過程基本相同，工作流程如圖5所示。

圖5 主、從處理器讀/寫雙口RAM流程圖

SCE214處理器采用匯編語言實現(xiàn)對雙口RAM的讀/寫;ARM(S3C4510B)處理器采用C++語言編程，并基于嵌入式操作系統(tǒng)VxWorks實現(xiàn)對雙口RAM的讀/寫。

當SCE214與S3C4510B同時向同一存儲單元(#07FF)寫入數(shù)據(jù)時，如果對側(cè)地址信號的穩(wěn)態(tài)先于本側(cè)的時，本側(cè)BUSY信號輸出“L”，表示禁止本側(cè)處理器寫入，本側(cè)寫入脈沖中加入等待周期;若對側(cè)地址信號的穩(wěn)態(tài)晚于本側(cè)時，本側(cè)BUSY信號輸出“H”，表示本側(cè)處理器可以執(zhí)行寫入操作;BUSYL和BUSYR不能同時為“L”。

圖6是雙口RAM IDT7132存儲器映射圖，IDT7132空間大小為2 KB，存儲空間劃分為兩部分:控制區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)。數(shù)據(jù)區(qū)分又分為兩部分:1#區(qū)和2#區(qū)，其空間均為512 B，1#區(qū)用于實現(xiàn)SCE214寫入數(shù)據(jù)和S3C4510B讀出數(shù)據(jù)，2#區(qū)用于實現(xiàn)SCE214讀出數(shù)據(jù)和S3C4510B寫入數(shù)據(jù)。控制區(qū)包含讀/寫標志、1#數(shù)據(jù)區(qū)起始地址及有效數(shù)據(jù)最大地址偏移、2#數(shù)據(jù)區(qū)起始地址及有效數(shù)據(jù)最大地址偏移。

圖6 雙口RAM IDT7132存儲器映射圖

處理器對雙口RAM的操作過程如下:

(1) SCE214有寫入數(shù)據(jù)時，將數(shù)據(jù)寫入1#區(qū)，有效數(shù)據(jù)起始地址寫入$07FE、$07FD存儲單元中(按小端格式存放)，有效數(shù)據(jù)地址最大偏移量寫入$07FC、$07FB，并將$07FF的Bit0置為1;

(2) S3C4510B讀雙口RAM時，先判斷$07FF的Bit0是否為1，若為1，從$07FE、$07FD存儲單元中取出有效數(shù)據(jù)起始地址，從$07FC、$07FB存儲單元中取出有效數(shù)據(jù)地址最大偏移量，根據(jù)有效數(shù)據(jù)起始地址和最大偏移量，讀出雙口RAM中的數(shù)據(jù)，并將$07FF的Bit0置為0;

(3) S3C4510B讀雙口RAM時，若判斷出$07FF的Bit0為0，則S3C4510B認為SCE214無數(shù)據(jù)發(fā)送來。這時S3C4510B若有數(shù)據(jù)需要寫入雙口RAM，則將數(shù)據(jù)寫入2#區(qū)，有效數(shù)據(jù)起始地址寫入$07FA、$07F9存儲單元中(按小端格式存放)，有效數(shù)據(jù)地址最大偏移量寫入$07F8、$07F7，并將$07FF的Bit3置為1;

(4) SCE214輪循到讀雙口RAM操作時，先判斷$07FF的Bit3是否為1，若為1，從$07FA、$07F9存儲單元中取出有效數(shù)據(jù)起始地址，從$07F8、$07F7存儲單元中取出最后一個有效數(shù)據(jù)的地址偏移，根據(jù)有效數(shù)據(jù)起始地址和最大偏移量，讀出雙口RAM中的數(shù)據(jù)，并將$07FF的Bit3置為0;

(5) SCE214輪循到讀雙口RAM操作時，若判斷出$07FF的Bit3為0，SCE214認為S3C4510B無數(shù)據(jù)發(fā)送來。

如此重復(1)~(5)的操作，即可完成SCE214與S3C4510B的雙向通信，最大一次可傳送512 B數(shù)據(jù)。

2 結(jié) 論

雙機通信在嵌入式系統(tǒng)中應用比較廣泛，本文介紹的設計方案主要用于速率要求高、成本適中的場合。

由于本系統(tǒng)采用的是雙處理器結(jié)構設計，給系統(tǒng)的穩(wěn)定性帶來一定的隱患，有待于在以后的研發(fā)中能將雙處理器集成為單片處理器。雙網(wǎng)數(shù)字傳真機研發(fā)的亮點在網(wǎng)絡傳真，其網(wǎng)絡傳真實現(xiàn)的業(yè)務不是實時傳真，加之因特網(wǎng)本身的時延較大，有待用戶檢驗，但其市場前景仍比較樂觀。

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