單片機串行通信波特率的自適應(yīng)實現(xiàn)方法

在串行異步通信中，目前實現(xiàn)波特率自動檢測并適應(yīng)的設(shè)計思想有多種，可是他們或者需要額外的硬件支持，或者實現(xiàn)時方法繁雜且軟件開銷大。文章介紹了一種簡單可靠的用軟件實現(xiàn)波特率自動適應(yīng)的方法，并給出了仿真調(diào)試電路原理圖，給出了同步程序的詳細框圖。該方法提高了波特率解調(diào)的便捷性和兼容性。

1　仿真電路

SST89C54／58單片機是MCS-51系列單片機的派生產(chǎn)品，他們在指令系統(tǒng)、硬件結(jié)構(gòu)和片內(nèi)資源上與標準8052單片機完全兼容。實際上 SST公司的SST89C54／58是一款使用非常方便51系列單片機，如不考慮其看門狗定時器和內(nèi)部Flash程序存儲器，可以將其看成是一個可在線編程的標準8052單片機。圖1為實現(xiàn)串行通信仿真調(diào)試硬件原理圖，這是一個通用的串行通信接口電路INT0腳用來啟動從機同步適應(yīng)。同步建立后的數(shù)據(jù)傳送過程中外部中斷0被禁止，而一批數(shù)據(jù)傳送完畢后進入待機監(jiān)控狀態(tài)時則開 放外中斷。

2　波特率自適應(yīng)實現(xiàn)原理

2．1　波特率

對于8052單片機，串行通信用定時器1或定時器2作波特率發(fā)生器，波特率取決于他們的溢出率。當串行口在工作方式1，3，用定時器1作波特率發(fā)生器時， 則波特率計算如下：

當定時器1工作方式2時，n＝8，X為定時器1初值。

當定時器1工作方式1時，n＝16，X為定時器1初值。

若用定時器2作波特率發(fā)生器時，則波特率計算公式如下：

其中：X為定時器2的初值。

2．2　波特率自適應(yīng)原理

主機端要求和從機建立通信時，先發(fā)送同步字符80H，從機根據(jù)此同步字符來計算當前的通信速率，并設(shè)置此值為本從機的波特率，從而完成通信速率的自適應(yīng)。以串行通信方式1為例，他是一個10位的數(shù)據(jù)格式，如圖2所示。

所以，在發(fā)送同步字符80H時，在數(shù)據(jù)線上他所呈現(xiàn)的電平狀態(tài)如圖3所示。

從機通過檢測本機RXD引腳的信號，并利用定時器對RXD信號的低電平進行寬度測量，其負脈寬時間TDOWN剛好是8位數(shù)據(jù)的寬度，這有利于波特率發(fā)生器初值的計算。采用定時器0方式1并置初值0對TDOWN進行定時，可得計數(shù)值TH0，TL0，用XT來表示，設(shè)從機晶振為ff，

比較式（3）和式（4），主機和從機波特率應(yīng)設(shè)置相等，則可得從機波特率發(fā)生器T1的裝入初值為：

由式（5）可看出，從機波特率發(fā)生器裝入初值與晶振無關(guān)，且當N＝8時分母為28，此時后一項做除法運算最為方便，分子右移8位即可，在程序運算中只需丟棄分子的最后一個字節(jié)即可。

若使用定時器2作波特率發(fā)生器，則易得其初值應(yīng)為：

3　波特率自適應(yīng)法在IAP編程握手同步中的應(yīng)用

SST89C54／58單片機可以方便地實現(xiàn)IAP（InApplication Programming），通過IAP功能可以在應(yīng)用板上直接下載程序，不需任何編程器就可以完成單片機系統(tǒng)的開發(fā)及單片機教學實驗。作者基于IAP模塊設(shè)計了一款專用的51單片機開發(fā)學習系統(tǒng)，其成本不超過50元，為標準51，52系列單片機的開發(fā)與學習提供了一種便捷而廉價的手段和方法。

使用IAP功能可以對產(chǎn)品的軟件進行在線升級，而不需要其他硬件。可以這樣說，單片機系統(tǒng)只要有串行口，利用IAP功能通過串行口便可將PC機內(nèi)的產(chǎn)品升級軟件下載到產(chǎn)品中去，而實現(xiàn)產(chǎn)品軟件升級換代。甚至在遠程通過Modem對產(chǎn)品進行軟件升級，這也將是以后各種電子產(chǎn)品發(fā)展的必然趨勢。而在線升級離不開通信速率的自動適應(yīng)。

同步握手中斷處理程序流程圖如圖4所示。從機在待機監(jiān)控狀態(tài)時，開放外部中斷 0，當主機訪問從機時，先發(fā)送同步字節(jié)80H，再送FEH（也可為55H， AAH等），則當80H發(fā)出時從機RXD腳出現(xiàn)負跳變，觸發(fā)外部中斷0，啟動定時器0對同步脈沖進行測量，同時關(guān)閉外中斷0，并初始化串行口建立串行口數(shù)據(jù)接收，等待下一同步字節(jié)FEH，若同步成功則發(fā)應(yīng)答信號，否則進入監(jiān)控程序繼續(xù)等待同步。所有數(shù)據(jù)收發(fā)完畢后再開放外中斷0，進入監(jiān)控待機狀態(tài)。

4　結(jié)　語

在自制的SST89C5X系列單片機IAP仿真系統(tǒng)上對文中提出的方法反復(fù)進行了測試，在從機主振為12 MHz條件下，從300～38 400 b／s范圍的各種常用波特率從機均很好地適應(yīng)。當波特率低于120 b／s時，定時器0會產(chǎn)生溢出，若主機可能用到此波特率，可以用T0中斷計數(shù)對計數(shù)值進行修正。若采用查詢RXD引腳電平的方式，則圖1可進一步簡化，即可以不用外中斷0，這更能節(jié)約硬件資源。文中提出的方法可以很

方便地應(yīng)用于多機分布式控制系統(tǒng)中，也可以應(yīng)用于各種需要變波特率的場合。

參考文獻
［1］Silicon Storage Technology，Inc．Designconsiderations for the SSTFlashFlex51 family　microcontroller［EB／OL］．http：//www.sst.com,2003-06-10.
［2］Silicon Storage Technology，Inc．SSTFlash-Flex51 microcontroller In-appliccationProgramming Basics［EB／OL］．http：//www.sst.com,2003-06-10.
［3］任貴勇．串行通信波特率的一種自動檢測方法［J］．計算機自動測量與控制，2000，8（1）：54-61.
［4］胡漢才．單片機原理及系統(tǒng)設(shè)計［M］．北京：清華大學出版社，2002．
［5］萬新恒．80C51系列單片機波特率自動檢測的通用程序［J］．自動化與儀表，1997，12（5）：45-46.
［6］楊亞江．一種簡便的單片機串行通信參數(shù)自整定方法［J］．電測與儀表，2002，39（437）：51-54.
［7］張慶輝．串行通信波特率自動檢測方法及軟件實現(xiàn)［J］．微計算機信息，2002，18（12）：57-58.