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基于W77E58单片机的通用GSM无线传真终端实现

发布时间:2020-06-15 发布时间:
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1  引言
随着当代信息社会的不断进步,无线技术和GSM网络也得到了迅猛的发展,无线传真作为GSM的一项新的业务,具有真迹传送、实时记录等突出的特点,特别适用于新闻采访、交通运输、移动办公、公安缉毒等领域,它可以最大限度地发挥无线通讯的优点,使用户可以真正拥有自己的“移动办公室”。本文详细阐述了一种通用的GSM无线传真终端设备的硬件及软件实现方案。该设备可以作为其它客户系统的外设终端,进行指令和传真数据的收发。

2  无线传真终端的硬件实现
我们设计的无线传真终端设备采用台湾华邦公司的8位单片机W77E58作为主控模块,外接WAVECOM公司的无线GSM/GPRS模块Q2403A和其他外围电路构成一种通用的GSM无线传真终端。

●  主控模块的MCU选用华邦的八位机W77E58。W77E58是与MCS51系列单片机兼容的、可多次编程的快速微处理器,在其内部集成有32KB的可重复编程的Flash ROM、256字节的片内存器、IKB用MOVX指令访问的SRAM、可编程看门狗定时器、三个16位定时器、二个增强型的全双工串行口、片内RC振荡器、双16位数据指针等诸多功能。在很多场合,几乎不用扩展外围芯片就能够满足系统要求。由于其采用了全新设计的微处理器内核,去除多余的时钟和存储周期,在相同的晶振频率下,根据不同的指令类型,其运行速度一般比传统8051系列快1.5~3倍。一般情况下,平均可达2.5倍以上。另外,由于W77E58采用全静态CMOS设计,能工作在低速晶振频率下。与普通的8051相比,若W77E58采用低速工作频率,在相同的指令吞吐量下,W77E58的节电性能也将大大提高。

主控模块的作用主要有:

①主控模块通过AT指令初始化GSM无线模块,并通过GSM模块与GSM网络创建连接,从而与目标传真终端之间建立连接,协调各硬件部件完成传真样张的收发。

②主控模块通过RS232串口向客户系统收发数据或指令;

③主控模块自主或根据远程控制指令采取其他操作。

 

●  GSM无线模块采用的是WAVECOM公司的Q2403A模块。Q2403A模块主要由射频天线、内部Flash、SRAM、GSM基带处理器、匹配电源和一个60脚的插座组成。GSM基带处理器是核心部件,用来处理外部系统通过串口发送过来的AT指令。射频天线部分主要实现信号的调制与解调,以及外部射频信号与内部基带处理器之间的信号转换。匹配电源为处理器及射频部分提供所需的电源。Q2403A模块支持GSM900和GSMl800双频网络,接收速率为26.8kbits/s,发送速率为13.4kbits/s,支持AT FAX class2传真通信规程。

GSM无线模块作为传真终端的无线收发模块,主要的作用是在主控模块和GSM网络之间搭建一个通信桥梁,使主控模块和目标传真终端之间完成AT命令的传送,建立连接,再将主控模块的传真数据调制后发送给目标传真机,或将目标传真机发送来的传真数据解调后送给主控模块,从而完成整个传真样张的收发。

另外,Q2403A外部可扩展很多接口,SIM卡接口、I/O接口、平行LCD接口、键盘、麦克风输入和耳机输出等等。其中SIM卡是必须要外接的。用户还必须安装一块在GSM网络运营商处注册过无线传真业务的SIM卡才能完成无线传真通信。[page]

    ●  通用异步接收发送器 UART采用TI公司生产的TL16C550A,主要的作用是完成主控模块与GSM模块之间数据交换时的串并、并串变换。

3  无线传真通信规程设计及传真终端软件设计流程
    在公用电话网(PSTN)上为了实现传真通信,ITU-T制定了相应的通信控制规程,即T.30建议。而在GSM网络上收发传真,国际上没有一个现成的标准的通信控制规程。又由于无线信道具有和固定电话网信道截然不同的特性,诸如信道多径干扰明显、信道干扰随天气不同而变化大、有一定的频率漂移现象、信号在该信道上传输时间延迟大等等,因此要在无线信道上实时的无失真的收发传真,不能再继续沿用T.30建议所规定的通信规程,必须根据无线信道的这些特点重新设计通信规程。

●  无线GSM模块的初始化

GSM无线模块在传输AT命令和数据之前,必须对其进行正确的配置,即初始化,这样才能使其正常的工作。对GSM模块的初始化设置,可以通过设置其并行接口寄存器中的参数来完成。根据寄存器的比特功能(如表1所示)配置如下:

①设置波特率为9600bps。

②串行输入或输出字符的比特数为8比特。

③使能发送保持寄存器空中断

④FIFO使能,接收缓冲区触发电平为16字节。

⑤数据终端准备好,DTR为ON,有发送请求。


  ●  无线传真通信规程设计及单页传真样张发送的软件实现流程

无线传真终端向PSTN网络内的普通G3传真机发送传真的过程,其实也是主控模块对GSM模块不断操作的过程,通过协调GSM模块完成信号的握手和数据的收发。作为数据通信终端设备(DTE)的主控模块向GSM模块发送命令,GSM模块作为数据通信设备(DCE)对命令做出响应,完成该命令的操作,并返回命令执行的结果码。这一操作贯穿了发送传真的整个过程。

4  小结
在对该设备的调试过程中,我们得出如下的结论:由于GSM网络有一定的频率漂移现象、信号在该信道上传输时间延迟大等特点,因此传输过程中的转换等待时间,比普通PSTN上的传真通信时要有所增长,才能较好的实现无线仿真传真机与普通传真机之间的通信。一般的等待时间是80ms或更长一点。但是应该肯定的是GSM无线传真通信为GSM系统增加了前景广阔的新业务,我们设计的无线传真终端设备具有便于携带、使用方便等特点,为广大用户应用GSM无线传真业务提供了很大的方便。

参考文献:
[1]. W77E58 datasheet http://www.dzsc.com/datasheet/W77E58_705272.html.
[2]. RS232 datasheet http://www.dzsc.com/datasheet/RS232_585128.html.
[3]. GSM900 datasheet http://www.dzsc.com/datasheet/GSM900_358968.html.
[4]. TL16C550A datasheet




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