51 單片機(jī)串行通訊中波特率的自動檢測

本文介紹一種在 80C51 串行通訊應(yīng)用中自動檢測波特率的方法。按照經(jīng)驗(yàn)，程序起動后所接收到的第1個(gè)字符用于測量波特率。
這種方法可以不用設(shè)定難于記憶的開關(guān)，還可以免去在有關(guān)應(yīng)用中使用多種不同波特率的煩惱。人們可以設(shè)想：一種可靠地實(shí)現(xiàn)自動波特檢測的方法是可能的，它無須嚴(yán)格限制可被確認(rèn)的字符。問題是：在各種的條件下，如何可以在大量允許出現(xiàn)的字符中找出波特率的定時(shí)間隔。
顯然，最快捷的方法是檢測一個(gè)單獨(dú)位時(shí)間（single bit time），以確定接收波特率應(yīng)該是多少。可是，在 RS-232 模式下，許多 ASCII 字符并不能測量出一個(gè)單獨(dú)位時(shí)間。對于大多數(shù)字符來說，只要波特率存在合理波動（這里的波特率是指標(biāo)準(zhǔn)波特率），從起始位到最后一位“可見”位的數(shù)據(jù)傳輸周期就會在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化。此外，許多系統(tǒng)采用 8 位數(shù)據(jù)、無奇偶校驗(yàn)的格式傳輸 ASCII 字符。在這種格式里，普通 ASCII 字節(jié)不會有 MSB 設(shè)定，并且，UART總是先發(fā)送數(shù)據(jù)低位（LSB），后發(fā)送數(shù)據(jù)高位（MSB），我們總會看見數(shù)據(jù)的停止位。
在下面的波特率檢測程序中，先等待串行通訊輸入管腳的起始信號（下降沿），然后起動定時(shí)器T0。在其后的串行數(shù)據(jù)的每一個(gè)上升沿，將定時(shí)器 T0的數(shù)值捕獲并保存。當(dāng)定時(shí)器T0溢出時(shí)，其最后一次捕獲的數(shù)值即為從串行數(shù)據(jù)起始位到最后一個(gè)上升沿（我們假設(shè)是停止位）過程所持續(xù)的時(shí)間。
CmpTable 表格列出了每一波特率的最大測量時(shí)間。這些數(shù)據(jù)是經(jīng)過選擇的，所以，4 個(gè)數(shù)據(jù)位時(shí)間（加上起始位時(shí)間）仍可產(chǎn)生正確的波特率。
使用這種方法時(shí)，必須遵守一個(gè)假設(shè)：這種技術(shù)僅取決于所接收到的一個(gè)字符，接收這個(gè)字符的波特率必須大于最低波特率。本質(zhì)上來說，這意味著這個(gè)字符必須來自正常敲擊鍵盤時(shí)所產(chǎn)生的字符。
在PC上，我們不可能快速、連續(xù)地敲擊兩個(gè)字符，以欺騙程序。但是，PC的功能鍵具有一個(gè)問題，因?yàn)樗鼤B續(xù)發(fā)送兩個(gè)緊挨著的字符，使程序檢測得到錯誤的波特率。在為 12MHz時(shí)鐘頻率而設(shè)計(jì)的的例子程序中，其總采樣時(shí)間大約為 65mS，大約可以在 RS-232 通訊中以300bps的速度發(fā)送兩個(gè)字符。
假如使用了奇偶校驗(yàn)，當(dāng)4 個(gè)MSB以及所接收字節(jié)的奇偶校驗(yàn)位均這同一值時(shí)，就可能會發(fā)生錯誤。這類錯誤的發(fā)生取決于系統(tǒng)是使用了奇校驗(yàn)或偶校驗(yàn)，可能發(fā)生于小寫的字母“p”到“z”，還有花括號（｛｝）、垂直條（|）、波紋線（~），以及刪除鍵“delete”。值得注意的是，慣常的提示符按鍵（如，空格鍵、回車鍵、及返回鍵），是沒有這些限制的（奇數(shù)還是偶數(shù)的限制？）。
在以此方式運(yùn)行程序時(shí)，如第一個(gè)字節(jié)已經(jīng)過去，但串行口（UART）的波特率未能正確設(shè)置，那將造成用于檢測波特率的第一個(gè)字符丟失。同樣，如果在正常通訊中檢測到串行口的通訊“幀”錯誤，絕大部分“實(shí)時(shí)”程序必須重復(fù)這一檢測波特率的過程。
如需采用另外設(shè)定的晶體振蕩頻率、波特率，請使用下列公式計(jì)算 CmpTable的表項(xiàng)目：

記住，表項(xiàng)目是兩個(gè)字節(jié)的數(shù)值，所以上述公式的結(jié)果一定要分成高位字節(jié)及低位字節(jié)（如果采用十六進(jìn)制，則容易得出高位、低位字節(jié)）。當(dāng)然，也可以用匯編程序來完成所有的運(yùn)算。
上述的公式是由以下得來的：


備注：在 8-N-1 格式的數(shù)據(jù)通訊中，‘#-of-bits’(“可見”位數(shù))是 9，以及‘bits-to-recognize’（最小認(rèn)可位數(shù)）是5。

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；自動的波特率檢測程序
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$ Title(Automatic Baud Rate Detection Test)
$ Date(12–16–91)
$ MOD552
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； Definitions
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RX BIT P3.0 ；串行口的接收管腳
CharH DATA 30h ；捕獲定時(shí)器T0的高位字節(jié)
CharL DATA 31h ；捕獲定時(shí)器T0的低位字節(jié)
BaudRate DATA 32h ；存貯最終確定的波特率
Display EQU P4 ；顯示結(jié)果的端口
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； Reset and Interrupt Vectors
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ORG 8000h
Start: ACALL AutoBaud ；檢測波特率
MOV Display, BaudRate ；顯示波特率值
SJMP Start
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； Subroutines
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；AutoBaud Rate Detect Routine.
；通過測量接收第一個(gè)字符所需要的時(shí)間來確定波特率。部分接收字符可能會發(fā)生錯誤，
；主要是那些以3（4？）位同樣數(shù)值結(jié)束的字符。波特率指針（檢測結(jié)果）保存在ACC中。
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