基于W77E58单片机的通用GSM无线传真终端实现

摘要  无线传真作为GSM的一项基本电信业务，对于经常移动办公的人，是一种非常有用的业务。本文详细阐述了如何利用W77E58单片机和GSM无线模块Q2403A构成GSM无线传真终端设备的硬件实现方案，研究并设计出适用于GSM无线信道的传真通信规程，从而进一步给出了如何应用该规程在终端设备上实现单页传真发送的软件设计方案。

 关键词  无线传真 单片机 W77E58 GSM模块 Q2403A 传真通信规程

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字节的片内存储器、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。

    ●  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。

（张珊 刘立柱）

  

参考文献:

[1]. W77E58 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/W77E58_705272.html.
[2]. RS232 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/RS232_585128.html.
[3]. GSM900 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/GSM900_358968.html.
[4]. TL16C550A datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/TL16C550A_650905.html.

来源:零八我的爱