51 單片機串行通訊中波特率的自動檢測

本文介紹一種在 80C51 串行通訊應用中自動檢測波特率的方法。按照經驗，程序起動后所接收到的第1個字符用于測量波特率。
這種方法可以不用設定難于記憶的開關，還可以免去在有關應用中使用多種不同波特率的煩惱。人們可以設想：一種可靠地實現自動波特檢測的方法是可能的，它無須嚴格限制可被確認的字符。問題是：在各種的條件下，如何可以在大量允許出現的字符中找出波特率的定時間隔。
顯然，最快捷的方法是檢測一個單獨位時間（single bit time），以確定接收波特率應該是多少。可是，在 RS-232 模式下，許多 ASCII 字符并不能測量出一個單獨位時間。對于大多數字符來說，只要波特率存在合理波動（這里的波特率是指標準波特率），從起始位到最后一位“可見”位的數據傳輸周期就會在一定范圍內發(fā)生變化。此外，許多系統采用 8 位數據、無奇偶校驗的格式傳輸 ASCII 字符。在這種格式里，普通 ASCII 字節(jié)不會有 MSB 設定，并且，UART總是先發(fā)送數據低位（LSB），后發(fā)送數據高位（MSB），我們總會看見數據的停止位。
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），然后起動定時器T0。在其后的串行數據的每一個上升沿，將定時器 T0的數值捕獲并保存。當定時器T0溢出時，其最后一次捕獲的數值即為從串行數據起始位到最后一個上升沿（我們假設是停止位）過程所持續(xù)的時間。
CmpTable 表格列出了每一波特率的最大測量時間。這些數據是經過選擇的，所以，4 個數據位時間（加上起始位時間）仍可產生正確的波特率。
使用這種方法時，必須遵守一個假設：這種技術僅取決于所接收到的一個字符，接收這個字符的波特率必須大于最低波特率。本質上來說，這意味著這個字符必須來自正常敲擊鍵盤時所產生的字符。
在PC上，我們不可能快速、連續(xù)地敲擊兩個字符，以欺騙程序。但是，PC的功能鍵具有一個問題，因為它會連續(xù)發(fā)送兩個緊挨著的字符，使程序檢測得到錯誤的波特率。在為 12MHz時鐘頻率而設計的的例子程序中，其總采樣時間大約為 65mS，大約可以在 RS-232 通訊中以300bps的速度發(fā)送兩個字符。
假如使用了奇偶校驗，當4 個MSB以及所接收字節(jié)的奇偶校驗位均這同一值時，就可能會發(fā)生錯誤。這類錯誤的發(fā)生取決于系統是使用了奇校驗或偶校驗，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（奇數還是偶數的限制？）。
在以此方式運行程序時，如第一個字節(jié)已經過去，但串行口（UART）的波特率未能正確設置，那將造成用于檢測波特率的第一個字符丟失。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“實時”程序必須重復這一檢測波特率的過程。
如需采用另外設定的晶體振蕩頻率、波特率，請使用下列公式計算 CmpTable的表項目：

記住，表項目是兩個字節(jié)的數值，所以上述公式的結果一定要分成高位字節(jié)及低位字節(jié)（如果采用十六進制，則容易得出高位、低位字節(jié)）。當然，也可以用匯編程序來完成所有的運算。
上述的公式是由以下得來的：


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

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