串行通信波特率的一種自動(dòng)檢測(cè)方法

　　串行通信是終端和主機(jī)之間的主要通信方式，通信波特率一般選擇1800、4800、9600和 19200等。終端的類型有很多種，其通信速率也有很多種選擇。主機(jī)怎樣確定終端的通信速率呢？本文給出了一種簡單、易行的方法：設(shè)定主機(jī)的接收波特率（以9600波特為例），終端發(fā)送一個(gè)特定的字符（以回車符為例），主機(jī)根據(jù)接收到的字符信息就可以確定終端的通信波特率。本文對(duì)這種方法予以詳述。

1　基本方法
　　回車符的ASCII值為0x0D。串行通信時(shí)附加一個(gè)起始位和終止位，位的傳輸順序一般是 先傳低位再傳高位。此時(shí)回車符的二進(jìn)制表示方式為：

圖1　回車符的位序列

　　串行通信中一個(gè)二進(jìn)制位的傳輸時(shí)間（記為T）取決于通信的波特率，9600波特時(shí)一個(gè) 二進(jìn)制位的傳輸時(shí)間是19200波特時(shí)一個(gè)二進(jìn)制位傳輸時(shí)間的兩倍，即：2*T₁₉₂₀₀=T ₉₆₀₀。因此，9600波特時(shí)一個(gè)位的傳輸時(shí)間，19200波特時(shí)可以傳輸兩個(gè)位。同樣地 ，9600波特傳輸兩個(gè)位的時(shí)間在4800波特時(shí)只能傳送一個(gè)位。主機(jī)設(shè)定接收波特率為9600， 終端只有也以9600波特發(fā)送的字符，主機(jī)才能正確地接收。發(fā)送波特率高于或低于9600都會(huì) 使主機(jī)接收到的字符發(fā)生錯(cuò)誤。接收波特率為9600，終端以不同的波特率發(fā)送回車符時(shí)，主 機(jī)接收到的二進(jìn)制序列如表1所示。
　　從表1中可以看出，除了19200和1800波特時(shí)兩種特例情況，其他情形的二進(jìn)制序列都是 9600波特時(shí)二進(jìn)制序列的變換。取前十個(gè)二進(jìn)制位與9600波特時(shí)的二進(jìn)制位相對(duì)應(yīng)。忽略缺 少停止位‘1’引發(fā)的數(shù)據(jù)幀錯(cuò)誤，把接收到的字符表示成字節(jié)方式（如表1的最右列所示） 。例如：在發(fā)送速率為1200波特，接收速率為9600波特時(shí)，主機(jī)得到的字節(jié)是0x80，而不 是正確的回車符0x0D。因?yàn)樵诓煌?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/發(fā)送速率">發(fā)送速率下（9600，4800，2400，1200）得到的字節(jié) 不同，所以通過接收字符的判定就可以確定發(fā)送波特率。
　　發(fā)送波特率為19200時(shí)，其發(fā)送速度正好是接收速度（9600波特）的兩倍，因此發(fā)送端 的兩個(gè)二進(jìn)制位會(huì)被接收端看作一個(gè)。取決于不同的串行接口硬件，‘01’和‘10’這兩種 二進(jìn)制位組合可能被認(rèn)為是‘1’或者‘0’。幸運(yùn)的是，只有0～4位存在這樣的歧義問題， 后面的位因?yàn)槎际峭Ｖ刮唬远际恰?’。因此，發(fā)送速率為19200波特時(shí)接收到的字符其高半個(gè)字節(jié)為0xF。低半個(gè)字節(jié)可能是多個(gè)值中的一個(gè)，但不會(huì)是0x0，因?yàn)?x0D中有相鄰 的兩個(gè)‘1’，這就會(huì)至少在低半個(gè)字節(jié)中產(chǎn)生一個(gè)‘1’。因此，整個(gè)字節(jié)的形式為0xF?， 且低半個(gè)字節(jié)不為0。

表1 　不同波特率下的二進(jìn)制序列

　　發(fā)送速率為1800波特時(shí)，因?yàn)?BR>　　T₁₈₀₀=T₉₆₀₀*16/3，
而16/3不是整數(shù)，接收端二進(jìn)制位的狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)刻和9600波特不一一對(duì)應(yīng)，引起在接收端 的一個(gè)位接收周期內(nèi)有狀態(tài)發(fā)生變化的可能。表1中給出的第六個(gè)位（表示為x）就是這種情 況。因?yàn)閤有可能被看作‘1’，也有可能被看作‘0’，所以發(fā)送速率為1800波特時(shí)接收到 的字節(jié)可能是0xE0或者0xF0。波特率為3600和7200時(shí)也有同樣的問題，也可以采用同樣的方 法，但不確定的位數(shù)會(huì)增加，需要檢測(cè)的字節(jié)種類也會(huì)更多。3600波特和7200波特的傳輸速 率幾乎不采用，因此這個(gè)問題并不嚴(yán)重。只要發(fā)送波特率在1200～19200之間，我們都可以 通過接收到的一個(gè)字符對(duì)此波特率進(jìn)行唯一的判定。