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自动检测 80C51 串行通讯中的波特率
本文介绍一种在 80C51 串行通讯应用中自动检测波特率的方法。按照经验,程序起动后
所接收到的第 1 个字符用于测量波特率。
这种方法可以不用设定难于记忆的开关,还可以免去在有关应用中使用多种不同波特率的
烦恼。人们可以设想:一种可靠地实现自动波特检测的方法是可能的,它无须严格限制可被确
认的字符。问题是:在各种的条件下,如何可以在大量允许出现的字符中找出波特率的定时间
隔。
显然,最快捷的方法是检测一个单独位时间(single bit time),以确定接收波特率应该是
多少。可是,在 RS-232 模式下,许多 ASCII 字符并不能测量出一个单独位时间。对于大多数
字符来说,只要波特率存在合理波动(这里的波特率是指标准波特率),从起始位到最后一位“可
见”位的数据传输周期就会在一定范围内发生变化。此外,许多系统采用 8 位数据、无奇偶校
验的格式传输 ASCII 字符。在这种格式里,普通 ASCII 字节不会有 MSB 设定,并且,UART
总是先发送数据低位(LSB),后发送数据高位(MSB),我们总会看见数据的停止位。
在下面的波特率检测程序中,先等待串行通讯输入管脚的起始信号(下降沿),然后起动
定时器 T0。在其后的串行数据的每一个上升沿,将定时器 T0 的数值捕获并保存。当定时器 T0
溢出时,其最后一次捕获的数值即为从串行数据起始位到最后一个上升沿(我们假设是停止位)
过程所持续的时间。
CmpTable 表格列出了每一波特率的最大测量时间。这些数据是经过选择的,所以,4 个
数据位时间(加上起始位时间)仍可产生正确的波特率。
使用这种方法时,必须遵守一个假设:这种技术仅取决于所接收到的一个字符,接收这个
字符的波特率必须大于最低波特率。本质上来说,这意味着这个字符必须来自正常敲击键盘时
所产生的字符。
在 PC 上,我们不可能快速、连续地敲击两个字符,以欺骗程序。但是,PC 的功能键具有
一个问题,因为它会连续发送两个紧挨着的字符,使程序检测得到错误的波特率。在为 12MHz
时钟频率而设计的的例子程序中,其总采样时间大约为 65mS,大约可以在 RS-232 通讯中以
300bps 的速度发送两个字符。
假如使用了奇偶校验,当 4 个 MSB 以及所接收字节的奇偶校验位均这同一值时,就可能会
发生错误。这类错误的发生取决于系统是使用了奇校验或偶校验,可能发生于小写的字母“p”
到“z”,还有花括号({})、垂直条(|)、波纹线(~),以及删除键“delete”。值得注意的是,
惯常的提示符按键(如,空格键、回车键、及返回键),是没有这些限制的(奇数还是偶数的限
制?)。
在以此方式运行程序时,如第一个字节已经过去,但串行口(UART)的波特率未能正确设
置,那将造成用于检测波特率的第一个字符丢失。同样,如果在正常通讯中检测到串行口的通
讯“帧”错误,绝大部分“实时”程序必须重复这一检测波特率的过程。
如需采用另外设定的晶体振荡频率、波特率,请使用下列公式计算 CmpTable 的表项目:
12
5
×=
波特率
)振荡频率(
表项目
MHz
记住,表项目是两个字节的数值,所以上述公式的结果一定要分成高位字节及低位字节(如
果采用十六进制,则容易得出高位、低位字节)。当然,也可以用汇编程序来完成所有的运算。
上述的公式是由以下得来的:
机器周期
最小认可时间
)最大定时数值(表项目 =