Современные телефонные аппараты

 

 

Метод сжатия факсимильных сообщений - модифицированный код Хаффмена.

Известно, что факсимильное сообщение обладает большой избыточностью. Для сокращения этой избыточности применяется кодирование источника с использованием различных кодов, одним из часто используемых является модифицированный код Хаффмена (МКХ) (рекомендация Т.4 МСЭ-Т). МКХ является неравномерным кодом, обеспечивающим сжатие дискретных факсимильных сигналов путем кодирования черных и белых элементов изображения. Каждая серия элементов изображения, длина которой больше 64, разбивается на две серии — основную длиной N х 64 (где N-целое число) и завершающую длиной 0...63.

Быстродействие факсимильных аппаратов групп 3 и 4 значительно выше, чем аппаратов групп 1 и 2, благодаря сжатию данных. Зная источник данных (а это чаще всего белый лист бумаги с черными отметками), можно уменьшить объем данных для передачи, если подсчитывать число соседних белых или черных элементов изображения и передавать двоичный код этого числа.

Чтобы уменьшить число передаваемых битов, кодовые слова, представляющие число белых и черных элементов изображения, должны формироваться очень аккуратно. Структура кодового слова должна быть уникальной, чтобы слово могло быть безошибочно распознано на приемном конце и не принято за другой код. Для уменьшения объема данных кодовые слова выбираются разной длины, причем наиболее часто встречающимся сериям элементов изображения для белого и черного соответствуют наиболее короткие коды.

В факсимильных аппаратах группы 3 используется модифицированный код Хаффмена. В каждой сканируемой строке насчитывается не менее 1728 точек. Кодированные данные всегда начинаются с числа точек белого поля; это может быть 0, если первый элемент изображения черный. Если число соседних белых или черных элементов изображения равно 63 и меньше, то посылается так называемое завершающее кодовое слово длиной до 12 бит. Если длина серии элементов изображения одного цвета превышает 63, то кодовое слово образуется из так называемого кода приближения, за которым следует завершающий код. Завершающие кодовые слова имеются для чисел от 0 до 63. Кодовые слова приближения соответствуют числам, кратным 64, вплоть до числа 1728. Предположим, что обнаружена серия из 153 черных точек. В этом случае используется кодовое слово приближения для 128 точек (000011001000) и завершающее кодовое слово для остальных 25 точек (00000011000). Таким образом, передается код 00001100100000000011000. Каждая строка завершается кодом конца строки EOL (end of line), который представляет собой 11 нулей, за которыми следует единица (000000000001). Если принимающему аппарату требуется время на восстановление печатающего устройства, то в сообщениях при начальном установлении соединения производится обмен информацией об этом обстоятельстве. Передающий аппарат будет создавать паузу, вводя нули в передаваемые данные перед сообщением EOL.

 

ЗАДАЧА

1)Рассчитать время передачи  штрихового изображения одной  страницы формата А4, для разных  режимов разрешающей способности - стандартной, улучшенной и сверхвысокой  ( STANDART, FINE, Super FINE).

Модем факсаппарата использует модуляцию, соответствующую

Рекомендации V.29 (скорость передачи данных R=9600 бит.с, скорость модуляции B=2400 Бод).

2) Изобразить осциллограмму  модулированного сигнала на выходе  факс-аппарата, передающего  двоичную  последовательность, отображающую  двоичную запись 126.

3)Изобразить фрагмент  строки, отображенный этой двоичной  последовательностью ( 1- белое, 0- черное).

Решение:

Время передачи штрихового изображения 1 страницы формата А4 для разных режимов разрешающей способности рассчитываем по формуле:

, где 

прэ = 1728- количество растровых элементов на строке.

пстрок -  количество строк на 1 странице формата А4.

STANDART (3,85 линий/мм)    Nстр = 1145 строк;

FINE              (7,7 линий/мм)     Nстр =  2290 строк;

SUPER FINE (12 линий/мм)      Nстр = 3569 строк;

R =9600 бит/с – скорость передачи информации.

Тогда получаем:

Двоичная форма представления цифр 0, 5, 2:  010 = 00002

510 = 01012

210 = 00102

 

Параметры модулированных элементов сигнала:

Элементы сообщения				Амплитуда	Фаза	№ вар.
0	0	0	1	3	0°	1
0	0	1	0	3	90°	2
0	1	1	0		180°	6

 

 

 

 

3. Многофункциональный  терминал на базе персонального компьютера.

Назначение и структурная схема многофункционального терминала.

Многофункциональный терминал представляет собой сложный комплекс  аппаратных и программных средств. Позволяет передавать и принимать сообщения различной природы: речевые, факсимильные, телексные, электронную  почту, файлы, мультимедийные сообщения.

Основным средством терминала является компьютер. С терминала производится запуск задачи, а на экран выводятся результаты. Компьютер может эмулировать работу терминала. Работая с удаленным информационным сервером, компьютер работает как терминал, получая меню и результаты от сервера.

Многофункциональный терминал должен выполнять следующие функции:

- обмен документальной  информацией с абонентами сетей  передачи данных  и телеграфных  сетей (АТ/ТЕЛЕКС) как в интерактивном, так и в неинтерактивном режимах;

- обеспечение  возможности взаимодействия с  телеграфной сетью общего пользования; 

- обеспечение  передачи-приема факсимильных сообщений;

- обеспечение  взаимодействия с кассовым аппаратом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок -8. Структурная схема  многофункционального  терминала (ПК) 

Плата адаптера последовательного порта компьютера, её устройство и выполняемые функции.

Структурная схема платы контролера (адаптера) последовательного порта представлена на рисунке 9.

Рисунок- 9.  Структурная  схема  платы  адаптера  последовательного  порта.

Компьютер может быть оснащен одним или двумя адаптерами портов последовательной передачи данных. Эти адаптеры портов расположены либо на отдельных платах, вставляемых в соты расширения материнской платы.

Бывают также платы, содержащие четыре или восемь адаптеров портов  последовательной передачи данных. Их часто используют для подключения компьютеров или терминалов к одному центральному компьютеру. Эти платы имеют название «мультипорт».

Аппаратная реализация интерфейса RS-232 включает в себя последовательный адаптер и механический интерфейс.

Преобразование ТТЛ уровней в уровни интерфейса RS-232, и наоборот, производится передатчиками и приемниками EIA, входящими в состав микросхем.

Обычно передача данных осуществляется на одной или нескольких скоростях: 50, 75, 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200Бод. Средства BIOS компьютера поддерживают скорости до 9600Бод включительно. Тактовая частота составляет 1,8432МГц и стабилизирована благодаря использованию кварцевого генератора.

Из этой частоты формируются все остальные необходимые частоты.

В основе последовательного порта передачи данных лежит микросхема INTEL 8250 или её современные аналоги. Эта микросхема является универсальным асинхронным приемопередатчиком (UART-Universal Asynchronous  Receiver Transmitter). Микросхема содержит несколько внутренних регистров  доступных через команды ввода/вывода.

Микросхема 8250 содержит регистры передатчика и приемника данных. При передаче байта он записывается в буферный регистр передатчика, откуда затем переписывается в сдвиговый регистр приемника. Байт «выдвигается» из сдвигового регистра по битам.

Точная последовательность операций выполняемых UART в каждой конкретной ситуации контролируется внешними параметрами. В общих чертах работу UART в режимах приема/передачи можно описать следующим образом.

При передаче символа, UART должен выполнить следующие операции:

- принять кодовую комбинацию  символа в параллельной форме  через системную шину компьютера;

- преобразовать кодовую  комбинацию символа в последовательность  отдельных битов (параллельно-последовательное  преобразование);

- сформировать стартстопную  кодовую комбинацию символа путем  добавления к информационным  разрядам стартового, стопового  и возможно, бита паритета;

- передать стартстопную  комбинацию символа на интерфейс  с требуемой скоростью;

- сообщить о готовности  к передаче следующего символа.

При приеме символа, UART должен выполнить обратную последовательность действий:

- принять данные в последовательной  форме;

- проверить правильность  структуры стартстопной комбинации: стартовый бит, информационные разряды, бит паритета, если выявлена ошибка, выдать сигнал ошибки;

- осуществить проверку  паритета, если есть ошибка выдать  сигнал ошибки паритета;

- преобразовать стартстопную комбинацию символа в последовательность информационных разрядов, и передать их в параллельной форме в оперативную память компьютера;

- сообщить, что символ  принят.

Первые адаптеры   последовательной связи фирмы IBM были построены на микросхемах INS 8250 фирмы National Semiconductor. За прошедшее время эта микросхема несколько раз модернизировалась. Выпускались и многочисленные функциональные аналоги другими производителями микросхем.  Тем  не менее, все модификации микросхемы 8250 идентичны между собой по большинству своих функциональных характеристик. Микросхемы 8250 рассчитаны на максимальную скорость 38400 бит/с. В настоящее время UART такого типа практически не используют.

Появившиеся позже микросхемы UART серии 16450 рассчитаны на максимальную скорость 115200 бит/с.

Однако на сегодняшнем уровне технике связи с её высокими скоростями передачи информации и многозадачности операционными системами микросхемы такого типа стали «узким местом» коммуникационной аппаратуры. Чтобы исправить ситуацию, были разработаны и выпущены микросхемы типа 16550(РС 16550С/NS16550АF и ряд функциональных аналогов).

По умолчанию микросхема 16550 работает в режиме микросхемы 8250 и может быть установлена вместо микросхемы 8250. В совместном режиме она  является полным функциональным аналогом UART 8250 и 16550 и в отличие  от микросхемы UART более ранних выпусков микросхема 16550 имеет второй режим работы, предусматривающий сокращение вмешательства центрального процессора в процедуру последовательной передачи данных. В этом режиме буферные регистры приемника и передатчика расширяются от одного до 16 байт и управляются с использованием логики FIFO (First In – First Out  -  первым пришел - первым вышел). Буфер FIFO приемника используется также для хранения трех битов информации об ошибках для каждого символа. Ошибки паритета, форматирования и сигналы прерывания буферируются вместе с символом, к которому они относятся.

Микросхема 16550 выполняет следующие функции:

• обеспечивает простой интерфейс между шиной компьютера и модемом или другими внешними устройствами;

• автоматически добавляет, удаляет и проверяет форматирующие биты;

• генерирует и проверяет биты паритета под управлением специальной  программы;

• выделяет указатели состояния операции передачи и приема, а также  состояния линии передачи данных и устройства сопряжения;

• содержит встроенные сдвиговые регистры и регистры хранения для операции передачи и приема данных, что исключает необходимость точной синхронизации работы процессора с потоком данных;

• содержит программируемый генератор-контроллер скорости передачи, работающий с внешним опорным сигналом частотой до 24МГц;

• содержит встроенные средства самотестирования;

• может работать под управлением программного обеспечения, разработанного для микросхем 8250 и 16450;

• внутренние буферы позволяют хранить до 16 символов и связанную  с ними служебную информацию при операциях передачи и приема данных.

Программа имеет доступ только к буферным регистрам, копирования информации в сдвиговые регистры и процесс сдвига выполняется микросхемой  UART автоматически.

К внешним устройствам, асинхронный последовательный порт подключается через специальный разъем. Существует два стандарта на разъемы интерфейса RS-232С, это DВ-25 и DВ-9. первый имеет 25, а второй 9 выводов.

 

 

Назначение и устройство модема.

На передаваемые сигналы могут влиять шумы, импульсные помехи, замирание сигнала,   колебания амплитуды, ограничение частотного диапазона. Также абонентские линии вносят в сигнал значительную долю искажений: затухание, перекос энергетического спектра сигнала, импеданс линии. Основной функцией модема является согласование спектра сигнала источника сообщений с частотными характеристиками канала ТЧ. Кроме этого модемы обеспечивают защиту от ошибок, сжатие данных, шифрацию информации и другие функции.

Модемы обеспечивают преобразование цифрового информационного сигнала в аналоговый сигнал (модуляция) для передачи по аналоговым линиям связи и обратное преобразование принятого аналогового сигнала снова в цифровой (демодуляция).