摘要 對(duì)串行通信波特率自動(dòng)識(shí)別的方法進(jìn)行深入的研究和分析；創(chuàng)新性地提出在碼元寬度捕捉的基礎(chǔ)上，用求最大公約數(shù)的方法進(jìn)行波特率的自動(dòng)識(shí)別，實(shí)現(xiàn)了不對(duì)待測(cè)系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行特殊要求即實(shí)現(xiàn)其串行通信數(shù)據(jù)的有效識(shí)別。該方法具有一般性，可廣泛應(yīng)用于多機(jī)通信、通信測(cè)試等不同的領(lǐng)域。

　　關(guān)鍵詞 串行通信波特率 自動(dòng)識(shí)別 最大公約數(shù)法

　　對(duì)于異步串行通信，只有在通信雙方波特率相同時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的正確傳輸與接收；而一些系統(tǒng)總是希望能實(shí)現(xiàn)對(duì)各種波特率的兼容。通常的實(shí)現(xiàn)方法是，要求對(duì)方首先發(fā)出規(guī)定的字符或數(shù)據(jù)，系統(tǒng)收到該字符或數(shù)據(jù)后，計(jì)算對(duì)方的波特率．以適應(yīng)對(duì)方的波特率進(jìn)行工作，例如某些無(wú)線收發(fā)模塊、gsm通信模塊等。然而對(duì)于檢測(cè)、測(cè)試等領(lǐng)域，是不能要求被測(cè)系統(tǒng)發(fā)送某個(gè)固定的字符或數(shù)據(jù)的，那么對(duì)于這類(lèi)通信系統(tǒng)，如何實(shí)現(xiàn)波特率的可靠識(shí)別呢?本文創(chuàng)新性地提出了在碼元寬度捕捉的基礎(chǔ)上求最大公約數(shù)的方法。該方法不對(duì)待測(cè)系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行特殊要求即可實(shí)現(xiàn)波特率識(shí)別，且保證了波特率識(shí)別的有效性和可靠性。下面對(duì)該方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

　　1 波特率自動(dòng)識(shí)別的傳統(tǒng)方法及基本原理

　　串行通信的數(shù)據(jù)是按位順序傳輸?shù)�，而異步串行通信由于沒(méi)有位定時(shí)時(shí)鐘，因此各個(gè)數(shù)據(jù)位之問(wèn)需要嚴(yán)格的定時(shí)，才能保證正確的通信。也就是說(shuō)，只有在通信雙方波特率相同時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的正確傳輸與接收。傳統(tǒng)的波特率自動(dòng)識(shí)別的方法主要有兩種：

　　①標(biāo)準(zhǔn)波特率窮舉法。標(biāo)準(zhǔn)波特率窮舉法適用于主機(jī)側(cè)的波特率必須在有限的幾個(gè)固定數(shù)值之間變化，如300～19200之間的標(biāo)準(zhǔn)值；且從機(jī)側(cè)的工作振蕩頻率已知且穩(wěn)定。從機(jī)啟動(dòng)通信程序后，逐個(gè)嘗試以不同的波特率接收主機(jī)發(fā)出的特定字符，直到能正確接收為止，因此，該方法的運(yùn)用有一定的局限性。

　�、诖a元寬度實(shí)時(shí)檢測(cè)法。該方法要求主機(jī)按照約定發(fā)送某一數(shù)據(jù)，從機(jī)通過(guò)單片機(jī)的定時(shí)器測(cè)量rxd引腳上輸入數(shù)據(jù)的碼元寬度，而后計(jì)算出待測(cè)系統(tǒng)通信的波特率。該方法目前應(yīng)用比較廣泛。例如，某gsm模塊在設(shè)計(jì)時(shí)為了適應(yīng)各種通信波特率，要求其通信的系統(tǒng)首先發(fā)送08h，之后發(fā)送指令，它就是依靠數(shù)據(jù)08h的碼元寬度計(jì)算出對(duì)方波特率的。

　　2 最大公約數(shù)法的原理及其實(shí)現(xiàn)

　　傳統(tǒng)的方法對(duì)待測(cè)系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)都有一定的限制或要求才能夠?qū)崿F(xiàn)波特率的識(shí)別，但有些時(shí)候是無(wú)法約束待測(cè)系統(tǒng)首先發(fā)送特定字符的。這里，根據(jù)不同的應(yīng)用需求，提出更為通用的波特率識(shí)別方法——最大公約數(shù)法。

　　為了便于說(shuō)明問(wèn)題，設(shè)主機(jī)的波特率為bps，位傳輸時(shí)間為t1bit，測(cè)試系統(tǒng)測(cè)得的波特率為baud，位傳輸時(shí)間為txbit。以l位起始位、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、無(wú)奇偶校驗(yàn)位為例，通信數(shù)據(jù)格式如圖l所示。除了起始位始終為0，停止位始終為1外，8位數(shù)據(jù)位的電平高低是由傳輸?shù)臄?shù)據(jù)決定的，要測(cè)得待測(cè)系統(tǒng)的波特率，根據(jù)波特率的實(shí)際意義bps=l／t1bit，只要檢測(cè)出待測(cè)系統(tǒng)通信數(shù)據(jù)的位傳輸時(shí)間t1bit即可。

　　位傳輸時(shí)間t1bit對(duì)應(yīng)的就是單位碼元寬度時(shí)間，只要知道單位碼元寬度時(shí)間，系統(tǒng)波特率就很容易計(jì)算出來(lái)了。由于不能要求待測(cè)系統(tǒng)按照規(guī)定發(fā)出特定的數(shù)據(jù)或字符，因此這里使用碼元寬度捕捉的方法來(lái)查找碼元寬度時(shí)間，要將單片機(jī)掛入待測(cè)系統(tǒng)的通信線路，采用對(duì)待測(cè)系統(tǒng)txd(或rxd)引腳的高、低電平脈沖持續(xù)時(shí)間不斷采集的方式，來(lái)捕捉單位碼元寬度時(shí)間t1bit，顯然單片機(jī)直接采集到的單個(gè)高、低電平脈沖持續(xù)時(shí)間可能是nt1bit，其中1≤n≤9。如何從采集到的nt1bit找出t1bit，成為波特率識(shí)別的關(guān)鍵。

　　經(jīng)過(guò)對(duì)串行通信數(shù)據(jù)格式的特點(diǎn)進(jìn)行分析，本文提出了碼元寬度最大公約數(shù)法來(lái)從捕捉到的碼元寬度時(shí)間中計(jì)算單位碼元寬度時(shí)間，也就是位傳輸時(shí)間t1bit。具體實(shí)現(xiàn)方法如下：在待測(cè)系統(tǒng)正常工作后，將測(cè)試單片機(jī)掛入其通信線路；首先對(duì)正、負(fù)脈沖寬度都進(jìn)行計(jì)時(shí)，分別采集n次，剔除正脈沖溢出的部分后，把所有不相等的有效脈沖寬度時(shí)間從小到大排序(△t<5μs就認(rèn)為兩個(gè)時(shí)間相等，這一點(diǎn)在后面將有說(shuō)明)，假設(shè)依次為t1，t2，t3，…，tm(1≤m≤9)；由于采集到的時(shí)間一定是t1bit的整數(shù)倍，計(jì)算出t1，t2，t3，…，tm的最大公約數(shù)為txbit，那么txbit就可以作為系統(tǒng)的最小脈沖寬度來(lái)計(jì)算波特率。這里計(jì)算得到的txbit可能等于t1bit，也可能不等于t1bit。下面分類(lèi)討論其作為位傳輸時(shí)間t1bit來(lái)計(jì)算波特率的可靠性及依據(jù)。

　　第1種情況，txbit=t1bit：待測(cè)系統(tǒng)通信過(guò)程中出現(xiàn)最窄正脈沖或最窄負(fù)脈沖，得到的txbit等于t1bit，那么使用txbit計(jì)算波特率是可靠的；待測(cè)系統(tǒng)通信過(guò)程中未出現(xiàn)最窄正脈沖或最窄負(fù)脈沖，但系統(tǒng)通信過(guò)程中出現(xiàn)的脈沖寬度的最大公約數(shù)為最窄脈沖寬度，如待測(cè)系統(tǒng)處出現(xiàn)了2t1bit、3t1bit脈沖時(shí)間或者待測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)了4t1bit