何如测试串口的通讯波特率

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1gQ%A$~~5Z!X]H*M0  (哈尔滨工业大学控制工程系　150001)   任贵勇　屈彦成　王常虹  
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  摘　要：给出了一种利用接收到的字符信息检测串行终端通信波特率   的方法。此方法简单、可靠、易行，并给出了实现这种检测方法的伪代码。  
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_!X.KRH]0  关键词：自动检测；波特率   EDA中国门户网站jp4uG8?
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i|$\2p(cO0  　　串行通信是终端和主机之间的主要通信方式，通信波特率一般选择1800、4800、9600和   19200等。终端的类型有很多种，其通信速率也有很多种选择。主机怎样确定终端的通信速率呢？本文给出了一种简单、易行的方法：设定主机的接收波特率（以9600波特为例），终端发送一个特定的字符（以回车符为例），主机根据接收到的字符信息就可以确定终端的通信波特率。本文对这种方法予以详述。  
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  1　基本方法   EDA中国门户网站[!SI'n\(t(E#p3u9I
  　　回车符的ASCII值为0x0D。串行通信时附加一个起始位和终止位，位的传输顺序一般是   先传低位再传高位。此时回车符的二进制表示方式为：   EDA中国门户网站#_ki,mQX
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  图1　回车符的位序列  
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  　　串行通信中一个二进制位的传输时间（记为T）取决于通信的波特率，9600波特时一个   二进制位的传输时间是19200波特时一个二进制位传输时间的两倍，即：2*T19200=T   9600。因此，9600波特时一个位的传输时间，19200波特时可以传输两个位。同样地   ，9600波特传输两个位的时间在4800波特时只能传送一个位。主机设定接收波特率为9600，   终端只有也以9600波特发送的字符，主机才能正确地接收。发送波特率高于或低于9600都会   使主机接收到的字符发生错误。接收波特率为9600，终端以不同的波特率发送回车符时，主   机接收到的二进制序列如表1所示。  
GV)y,Sx0  　　从表1中可以看出，除了19200和1800波特时两种特例情况，其他情形的二进制序列都是   9600波特时二进制序列的变换。取前十个二进制位与9600波特时的二进制位相对应。忽略缺   少停止位‘1’引发的数据帧错误，把接收到的字符表示成字节方式（如表1的最右列所示）   。例如：在发送速率为1200波特，接收速率为9600波特时，主机得到的字节是0x80，而不   是正确的回车符0x0D。因为在不同的发送速率下（9600，4800，2400，1200）得到的字节   不同，所以通过接收字符的判定就可以确定发送波特率。   EDA中国门户网站+cd;M*c2q}hTMw)r
  　　发送波特率为19200时，其发送速度正好是接收速度（9600波特）的两倍，因此发送端   的两个二进制位会被接收端看作一个。取决于不同的串行接口硬件，‘01’和‘10’这两种   二进制位组合可能被认为是‘1’或者‘0’。幸运的是，只有0～4位存在这样的歧义问题，   后面的位因为都是停止位，所以都是‘1’。因此，发送速率为19200波特时接收到的字符其高半个字节为0xF。低半个字节可能是多个值中的一个，但不会是0x0，因为0x0D中有相邻   的两个‘1’，这就会至少在低半个字节中产生一个‘1’。因此，整个字节的形式为0xF?，   且低半个字节不为0。   EDA中国门户网站%]/KZ%H1} o
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  表1   　不同波特率下的二进制序列  
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H0`,n;R(TU0  　　发送速率为1800波特时，因为  
G!ei%d^5i:v+I+F0  　　T1800=T9600*16/3，  
VcO;h0j+[0  而16/3不是整数，接收端二进制位的状态转换时刻和9600波特不一一对应，引起在接收端   的一个位接收周期内有状态发生变化的可能。表1中给出的第六个位（表示为x）就是这种情   况。因为x有可能被看作‘1’，也有可能被看作‘0’，所以发送速率为1800波特时接收到   的字节可能是0xE0或者0xF0。波特率为3600和7200时也有同样的问题，也可以采用同样的方   法，但不确定的位数会增加，需要检测的字节种类也会更多。3600波特和7200波特的传输速   率几乎不采用，因此这个问题并不严重。只要发送波特率在1200～19200之间，我们都可以   通过接收到的一个字符对此波特率进行唯一的判定。     EDA中国门户网站!B*}[x&rn;HW
   
:N5W$t'J1xO0  2　低波特率的检测   EDA中国门户网站A5{ T{ r
  　　当发送速率低于1200波特时，接收端收到的字节都是0x00，因此只能确定其速率低于12   00波特，而不可能再得到更多的信息。为了解决这个问题，可以在9600波特的速率下继续接   收下一个字节信息。发送速率为600波特或更低时，一个位的发送时间要大于9600波特时整   个字节的接收时间。因此，发送端每一个从‘1’（终止位）到‘0’（起始位）的跳变都会   让接收端认为一个新的字节开始了。表2所示为600波特或更低的传输速率时接收端回车符的   二进制序列（只给出开始的一些位）。   EDA中国门户网站k E&_~R[8L
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  表2　   低波特率回车符的接收方式   EDA中国门户网站 F$m$cj9` l:e^
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  波特率  
p)l0U5Z4G0    9600波特二进制序列   EDA中国门户网站ea&c%U)\.l
    时间差   EDA中国门户网站1FV nN[+I+q+e
  （周期）   EDA中国门户网站{N)oh'Jj
    时间差   EDA中国门户网站'\a-[9X$z4Y+]
  （实时间）   EDA中国门户网站!{&SX a,~
     
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  　　600波特时，第一个从‘1’到‘0’的跳变在初始化以后即刻发生。这个跳变让接收端   得到字节0x00。第二个跳变在初始化(16+16)*T9600秒以后发生，这会让接收端认   为另外一个字节开始接收了。一个二进制位的接收时间是T9600，所以串行接口电路   会在第一个跳变以后10*   T9600秒提示第一个字节接收完毕，在(16+16+10)*   T96   00秒以后提示第二个字节接收完毕。因此600波特时，第一个字节接收完毕和第二个字节   接收完毕的时间差是(16+16+10-10)*   T9600=32*   T9600秒。表2的第三列所示   是把这个时间差以T9600的个数表示。因为T9600=1/9600秒=104.16毫秒，相   乘可以得到两个字节接收完毕的实时间差。不同发送波特率的时间差如表2的最后一列所示   。有了这个时间差信息，就可以确定低传输速率时的波特率了：测定第一个和第二个字节的   接收时间差，然后在时间差常数表（表2）里查出哪个波特率下的时间差与之最相近，对应   的就是终端发送波特率。即使测定的时间差有些误差，一般也可以正确地确定波特率。    
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'XbT Ki"Z'q0  3　实现方式  
!QS6|:o&^)G |8DL0  　　通过以上分析，各种波特率都可以通过回车符的发送和接收信息来测定，算法实现的伪   代码在本文的最后给出。应用实践证明了这种方法的有效性。  
5c%M b4{#we0K z?H0  ;　Pseudo   code   to   determine   what   baud   rate   a   transmitter   is   at,   EDA中国门户网站0bV;oI}.sW~/K@
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n!\]/XO NT V)V6x0  ;　RETURN   (0x0D)   character   received   from   it.  
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