2.1 双网数字传真机系统硬件设计
    本文设计的双网数字传真机以Altera Nios II软核为处理器、CIS扫描器件、电机、TPH打印器件、CIS、电机、TPH打印驱动板、Alter EP1C20开发板、Modem为硬件平台，通过Altera的FPGA实现硬件电路模块，主要需要实现的电路模块有A/D采样控制逻辑模块、图像二值化处理模块、MH[3]编码模块、MH译码模块、扫描、打印、电机时序驱动逻辑模块。
    (1)A/D采样控制逻辑模块
    通过CIS扫描器件把原稿的光信号转化为电信号，将CIS扫描器件获得的模拟电信号通过A/D转换器件转化为8 bit的数字信号输入图像处理二值化模块。A/D采样控制逻辑完成A/D器件的时序驱动。
    (2)图像二值化处理模块
    本模块输入数据为A/D转化后的每像素8 bit数据，根据扫描原有文本、灰度图像、图文并茂3种类型自动判别选用不同的算法，进行伪灰度处理，即根据抖动表(Dither)进行二值化处理，得到人眼感觉有层次(灰度变化)的二值图像，即半色调图像(Halftone)。灰度值图像转化为二值图像的算法原理是：通过实际的中间色调信号与存储在ROM中的阈值信号比较形成二值图像信号。

    一般传真机采用的抖动表数据是8×8的Bayes矩阵，在实验中采用该方法处理得到的效果并不理想，图像对比度不是很强烈，整体效果较暗。因此作者根据FPGA硬件处理的特性，采用16×16的抖动矩阵对传真图像进行处理。采用该方法适应了FPGA 芯片拥有丰富寄存器资源的特点，用来存储改进抖动表，在不影响处理速度的情况下，明显改进图像的处理效果，提高图像对比度，图像效果比较接近原图。从得出的效果图可以明显看出，改进方案比原有Bayer抖动表做抖动的图像对比度要好得多，代价为增加了一千多位寄存器。从而较好地解决了对图像二值化处理中对比度不强的问题。
    (3)编码模块
    将二值化后的图像数据经一维MH编码后交付通信模块使用。MH编码是一维改进的Huffman编码，是ITU-T T.4[4]标准中的一部分，ITU-T T.4标准的全称是三类传真机终端文档传输标准。MH编码具有效率高、容易扩展等特点。三类传真机一般都实现了一维MH编码和译码，有的也实现了二维MR编码，本文用硬件电路实现一维MH编码。对于二值信源来说，一幅传真图像是由扫描线上的像素组成的。而每一扫描线又总是由一些黑像素和白像素组成。将连续发生的黑像素为连‘1’，白像素为连‘0’，也称为黑游程和白游程。连‘1’的个数称为黑游程的长度，连‘0’的个数称为白游程的长度。黑白游程交替出现。针对游程编码，哈夫曼MH码元很好地解决了传真信源的压缩问题，是T.30协议中规定的编码方式之一。实现时通过读取像素信息存储FIFO判断是黑游程还是白游程。当发生了黑白游程切换时，根据黑白游程计数形成码表访问地址，根据地址查找码表得到对应的编码码元。MHC编码硬件模块图如图3所示。

    该编码数据将封装在T30协议中进行传输，T30协议规定的每样张的数据传输格式如图4所示。其中EOL为End Of Line，即行同步码，格式为000000000001。同步码是紧跟在每一行扫描线之后的特殊码字，它在有效数据中不可能出现，因而在突发错误之后能重新建立同步。特殊地，每页文件的第一个数据之前也设置一个EOL。

    填充码fill的作用是保证每扫描线，即每一行的数据传输时间不小于某一规定时间T，T为发送一行编码数据所用的最小时间，ITU-T T.4标准建议中规定T=20 ms，不足20 ms时间应加入填充码，其格式为长度不一的全“0”串。RTC为返回控制码，其格式为6个连发的EOL码，表示一页文件码的传输结束。

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