自动识别串口通讯的波特率

简介：
本系统能够智能检测并适应各种串口通信中的波特率设置，无需手动配置，确保数据传输的高效与准确。 ### 串口通讯自动识别波特率 #### 引言 在串行通信领域，特别是在80C51单片机的应用场景下，准确设置波特率对于数据传输的可靠性至关重要。传统方法通常需要预先设定好双方设备之间的波特率，并手动配置，这在实际应用中显得不够灵活，尤其是当设备需与未知波特率的其他设备进行通讯时。因此，开发一种能够自动检测并识别不同波特率的方法变得尤为重要。 #### 自动波特率检测原理 自动检测波特率的基本思路是在程序启动后利用接收到的第一个字符测量出正确的波特率值。这种方法无需依赖特定开关，并能有效解决因使用不同的波特率而带来的问题。关键在于如何通过大量可能的字符准确识别出一个位时间间隔，从而确定接收端的实际波特率。 ##### 原理概述 最直接的方法是尝试检测单独的一个位时间以确认接收到的数据速率。然而，在RS-232模式下，并非所有ASCII字符都适合用于测量单个位的时间长度。大多数情况下，只要波特率在标准范围内有所变化，从起始位到最终一位“可见”数据的传输周期也会随之改变。此外，很多系统采用8位数据和无奇偶校验来发送ASCII字符，这意味着普通字节的最高有效位通常未设定，并且UART总是先发送最低有效位再发送最高有效位。 ##### 检测过程 波特率检测程序首先等待串行通讯输入管脚上的起始信号（下降沿），然后启动定时器T0。随着后续数据上升沿的到来，将定时器T0的值捕获并记录下来。当定时器溢出时，最后一次捕获的时间即是从开始位到最后一个上升沿期间的总时间。 #### CmpTable表格与波特率计算 为了准确识别不同波特率，程序中使用了一个CmpTable表格来提供参考值。这些数据经过精心选择，确保即使只测量了4个数据位（包括起始位）的时间长度也能正确匹配到正确的波特率设置。 ##### CmpTable表格的作用 CmpTable表格的关键作用是为不同的波特率设定一个基准时间范围，程序可以通过比较接收到的信号时间和表中提供的最大允许值来确定当前使用的波特率。例如，在特定波特率下，表格中的数据帮助判断接收的数据是否符合该波特率的要求。 ##### 波特率计算公式 根据上述原理，可以使用以下公式计算CmpTable中的项目值： \[ \text{项目} = \frac{12}{\text{波特率}} \times \text{振荡频率(MHz)}^5 \] 这里需要注意的是，表项是一个两字节的数值，因此需要将上述公式的计算结果拆分为高位和低位字节。如果采用十六进制表示，则更容易得到这两个值。 #### 特殊情况考虑 在实际应用中还需注意一些特殊情况： - 如果使用了奇偶校验位，在4个MSB以及所接收数据的奇偶校验位均为同一数值时，可能会出现识别错误。 - 在8-N-1格式的数据通讯中，“可见”位数为9，并且最小认可时间长度是5位。 - 若第一个字节已经过去但串行口(UART)未能正确设置波特率，则用于检测的首个字符可能丢失。 - 如果在正常通信过程中发现帧错误，大部分“实时”程序需要重新执行波特率识别过程。 #### 结论 通过上述原理和技术手段，单片机能够在未知波特率的情况下自动确定正确的波特率值。这不仅提高了设备间的兼容性和通讯效率，并且简化了用户的操作流程，减少了因误设波特率导致的问题。