W77E58单片机的通用GSM无线传真终端实现

    　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8位单片机W77E58作为主控模块，外接无线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，其硬件框图如下图1所示：

　　● 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。

　　● 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。

　　下图列出了应用该传真终端向PSTN网内的普通G3传真机发送单页传真样张的软件实现流程图。

　　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。