CN101710857A - 串行通信波特率自适应方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种串行通信波特率自适应方法及装置，用于完成发送方与接收方之间的数据传输和指令控制任务，包括以下步骤：设置接收方的起始波特率为发送方波特率变化范围内的最小波特率的M倍，其中M＝8或16或32，在连续接收多个字符后，将接收到的字符数据通过判断法则判断发送方采用的波特率是否为接收方波特率的1/M，若不是，则使接收方的波特率加倍，重新接收字符，直至判断接收方的波特率为发送方波特率的M倍时结束。本发明无需串行设备发送特征字符，也不依赖定时器或其它工具来测试一个位保持的时间，即可实现波特率的自适应识别，提高了串行设备使用上的灵活性和通用性。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，提供了一种串行通信波特率自适应方法及其装置。
背景技术
在工业测量、自动控制、通信等领域中，人们经常会用串行通信来完成主机与终端的数据传输和指令控制任务，由于终端用途的多样性使得系统对通信速率要求也有很大的不同。
目前，波特率检测的常用方法主要有两种：标准波特率穷举法和码元宽度实时检测法。标准波特率穷举法要求数据终端传输数据所采用的波特率必须在有限的几个固定数值之间变化，如标准波特率序列。串行设备启动后，逐个尝试以不同的波特率接收数据终端发出的特征字符，直到能正确接收为止。码元宽度实时检测法要求数据终端按照约定发送特征字符，串行设备测量输入数据的码元宽度，而后计算出待测的波特率。以上两种方法对串行设备发送的数据都有一定的限制或要求才能够实现波特率的自适应，降低了使用上的灵活性和通用性。波特率检测大都采用根据一个位保持的时间来判断的，通常采用定时或采集器来测量一个位保持的时间，需要依赖定时器或其它工具来测试一个位保持的时间。
在实际工作中，尽管终端的波特率有多种情况，但是大部分都还是采用通用的标准波特率系列，这些波特率常取如下值：300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600、115200等。显然要让主机与终端能进行正确接收和发送，双方必须使用相同的波特率设置，简单的做法是双方设置成固定的值，但这样做使得系统的灵活性变差。如果一方的波特率发生改变，另一方也需要进行相应的调整设置，需要人为修改较为不便，也使得串行设备的通用性和灵活性差。
发明内容
针对以上不足，本发明提出的是一种串行通信波特率自适应方法及其装置，不依赖于特殊的硬件、定时器及接口协议设计，能够自适应的识别串行设备使用的波特率。
本发明提供了一种串行通信波特率自适应方法，用于完成发送方(终端)与接收方(主机)之间的数据传输和指令控制任务，包括以下步骤：设置接收方的起始波特率为发送方波特率变化范围内的最小波特率的M倍，其中M＝8或16或32，根据M值的不同可分为8倍波特率法或16倍波特率法或32倍波特率法，所述的8倍波特率法或16倍波特率法或32倍波特率法均是在连续接收多个字符后，将接收到的字符数据通过判断法则判断发送方采用的波特率是否为接收方波特率的1/M，若不是，则使接收方的波特率加倍，重新接收字符，直至判断接收方的波特率为发送方波特率的M倍时结束；其中，所述判断法则是：当M＝8时，所述8倍波特率法的判断法则是当接收到的字符数据均为00H或80H，且含有开始、结束的字符均已出现时，接收方的波特率为发送方波特率的8倍；当M＝16时，所述16倍波特率法的判断法则是当接收到的字符数据均为0000H或8000H，且含有开始、结束的字符均已出现时，接收方的波特率为发送方波特率的16倍；
当M＝32时，所述32倍波特率法的判断法则是当接收到的字符数据均为00000000H或80000000H，且含有开始、结束的字符均已出现时，接收方的波特率为发送方波特率的32倍。
进一步的，所述的8倍波特率法包括以下步骤：
步骤101，发送方开始发送，假设发送方波特率采用通用的标准波特率，其波特率是a1，a2，a3，...，an，即其变化范围是(a1～an)，其中，an＝2(n-1)a1；
步骤102，接收方设置起始波特率为b1＝8a1；
步骤103，连续接收多个字符；
步骤104，根据判断法则，判断接收到的字符是否均为00H或80H，且含有开始、结束字符均已出现；若是，进入步骤106，否则，进入步骤105；
步骤105，将接收方的波特率加倍，进入步骤103；
步骤106，发送方采用的波特率为接收方波特率的1/8；
步骤107，结束。
在异步串行通信中每个字节传输时会附加一个起始位和一个停止位，其基本特点是数据以字符为单位进行传输，每个字符按位传输。传输一个字符时，总是以“起始位”开始，以“停止位”结束，字符之间没有固定的时间间隔要求。每一个字符的前面都有一位起始位(低电平，逻辑值0)，字符本身由8位数据位组成，没有校验位，最后是一位停止位，停止位后面是不定长的空闲位。停止位规定为高电平(逻辑值1)，以保证起始位开始处一定有一个下跳沿。
由于起止式异步通信协议规定，只有当检测到下跳沿时，接收方才开始接收数据，因此当接收方采用的波特率为发送端的8倍时，发送方不必要采用特定字符(00H除外)发送，只要一直发送数据就行。由于接收方是采用8倍发送方的波特率，所以接收方收到的数据是由开始位和发送方第一位数据组成的：若发送方数据第一位为高电平，那么接收方在采用8倍波特率收到的是10000000B，即80H；若发送方数据第一位为低电平，那么接收方在采用8倍波特率收到的是00000000B，即00H。很明显接收方接收到的数据只可能有两种情况：00H和80H。这样，如果接收方连续接收多个字符，接收到的字符均为00H或80H，那么通讯的实际波特度为接收方的1/8。根据这一特点，可以实现波特率的自适应。
进一步的，所述的16倍波特率法包括以下步骤：
步骤201，发送方开始发送，假设发送方波特率采用通用的标准波特率，其波特率是a1，a2，a3，...，an，即其变化范围是(a1～an)，其中，an＝2(n-1)a1；
步骤202，接收方设置起始波特率为b1＝16a1；
步骤203，连续接收多个字符；
步骤204，根据判断法则，判断接收到的字符是否均为0000H或8000H，且含有开始、结束字符均已出现；若是，进入步骤206，否则，进入步骤205；
步骤205，将接收方的波特率加倍，进入步骤203；
步骤206，发送方采用的波特率为接收方波特率的1/16；
步骤207，结束。
进一步的，所述的32倍波特率法包括以下步骤：
步骤301，发送方开始发送，假设发送方波特率采用通用的标准波特率，其波特率是a1，a2，a3，...，an，即其变化范围是(a1～an)，其中，an＝2(n-1)a1；
步骤302，接收方设置起始波特率为b1＝32a1；
步骤303，连续接收多个字符；
步骤304，根据判断法则，判断接收到的字符是否均为00000000H或80000000H，且含有开始、结束字符均已出现；若是，进入步骤306，否则，进入步骤305；
步骤305，将接收方的波特率加倍，进入步骤303；
步骤306，发送方采用的波特率为接收方波特率的1/32；
步骤307，结束。
本发明还提供了一种串行通信波特率自适应装置，包括
一波特率设置模块，用于设置接收方的波特率，开始时设置起始波特率；
一接收模块，用于接收发送方传送的字符；
一判断模块，用于接收模块根据所接收的字符依据判断法则判断发送方采用的波特率是否为接收方波特率的1/M；
一波特率控制模块，用于控制波特率设置模块，并根据判断模块的结果执行是否使接收方的波特率加倍。
本发明是根据异步串行通信的接收过程从一个下跳沿开始接收数据，按时钟周期和波特率因子来接收8位数据位，最后如果能检测到停止位的话，则表明一帧数据接收成功，否则就在状态标志位上记“帧错误”标志。
本发明提供的一种串行通信波特率自适应方法及其装置，是根据起止式异步通信协议的协议特点，无需串行设备发送特征字符，即可实现波特率的自适应识别，提高了串行设备使用上的灵活性和通用性。如果一方的波特率能随着另一方的不同设置而自动调整的话，则可以免去许多人为修改设置的不便。本发明不依赖定时器或其它工具来测试一个位保持的时间，利用串行通信波特率的有限性，根据采用倍比波特率传输只会出现的两种情况来判断的，能够自适应的识别串行设备使用的波特率。
附图说明
图1是本发明串行通信波特率自适应方法8倍波特率法的流程图；
图2是异步串行通信传输协议的传输字节示意图；
图3是异步串行通信传输协议中8倍波特率下接收的字符示意图；
图4是本发明串行通信波特率自适应方法16倍波特率法的流程图；
图5是本发明串行通信波特率自适应方法32倍波特率法的流程图；
图6是本发明串行通信波特率自适应装置的系统结构示意图。
具体实施方式
现结合附图说明和具体实施方式对本发明进一步说明。
实施例1
如图1所示，是本发明提供的串行通信波特率自适应方法的8倍波特率法，包括以下步骤：
步骤101，发送方开始发送，假设发送方波特率采用通用的标准波特率，其波特率是a1，a2，a3，...，an，即其变化范围是(a1～an)，其中，an＝2(n-1)a1；
步骤102，接收方设置起始波特率为b1＝8a1；
步骤103，连续接收多个字符；
步骤104，根据判断法则，判断接收到的字符是否均为00H或80H，且含有开始、结束字符均已出现；若是，进入步骤106，否则，进入步骤105；
步骤105，将接收方的波特率加倍，进入步骤103；
步骤106，发送方采用的波特率为接收方波特率的1/8；
步骤107，结束。
如图2所示，在异步串行通信中每个字节传输时会附加一个起始位和一个停止位，其基本特点是数据以字符为单位进行传输，每个字符按位传输。传输一个字符时，总是以“起始位”开始，以“停止位”结束，字符之间没有固定的时间间隔要求。每一个字符的前面都有一位起始位(低电平，逻辑值0)，字符本身由8位数据位组成，没有校验位，最后是一位停止位，停止位后面是不定长的空闲位。停止位规定为高电平(逻辑值1)，以保证起始位开始处一定有一个下跳沿。
由于起止式异步通信协议规定，只有当检测到下跳沿时，接收方才开始接收数据，因此当接收方采用的波特率为发送端的8倍时，发送方不必要采用特定字符(00H除外)发送，只要一直发送数据就行。如图3所示，由于接收方是采用8倍发送方的波特率，所以接收方收到的数据是由开始位和发送方第一位数据组成的：若发送方数据第一位为高电平，那么接收方在采用8倍波特率收到的是10000000B，即80H；若发送方数据第一位为低电平，那么接收方在采用8倍波特率收到的是00000000B，即00H。很明显接收方接收到的数据只可能有两种情况：00H和80H。这样，如果接收方连续接收多个字符，接收到的字符均为00H或80H，那么通讯的实际波特度为接收方的1/8。
例如：假设发送方以1200bps的波特率进行数据传输，而接收方以9600bps的波特率进行数据的接收。由于接收端的波特率是发送端的8倍，因此在发送方发送的每一位数据上，接收端都可以读到8位数据。由于起止式异步通信协议规定，当接收方采用的波特率为发送端的8倍时，很明显接收方接收到的数据只可能有两种情况：00000000B和10000000B，即00H和80H。根据这一特点，其判断法则应为当接收到的字符均为00H或80H，且含有开始、结束的字符均已出现时，可以确定接收方的波特率为发送方波特率的8倍，从而实现波特率的自适应。因此，8倍波特率法为效率较高的优选实施方式。同样的道理，也可以确定16倍波特率法和32倍波特率法的判断规则，不在此赘述。
实施例2
如图4所示，是本发明提供的串行通信波特率自适应方法的16倍波特率法，包括以下步骤：
步骤201，发送方开始发送，假设发送方波特率采用通用的标准波特率，其波特率是a1，a2，a3，...，an，即其变化范围是(a1～an)，其中，an＝2(n-1)a1；
步骤202，接收方设置起始波特率为b1＝16a1；
步骤203，连续接收多个字符；
步骤204，根据判断法则，判断接收到的字符是否均为0000H或8000H，且含有开始、结束字符均已出现；若是，进入步骤206，否则，进入步骤205；
步骤205，将接收方的波特率加倍，进入步骤203；
步骤206，发送方采用的波特率为接收方波特率的1/16；
步骤207，结束。
实施例3
如图5所示，是本发明提供的串行通信波特率自适应方法的32倍波特率法，包括以下步骤：
步骤301，发送方开始发送，假设发送方波特率采用通用的标准波特率，其波特率是a1，a2，a3，...，an，即其变化范围是(a1～an)，其中，an＝2(n-1)a1；
步骤302，接收方设置起始波特率为b1＝32a1；
步骤303，连续接收多个字符；
步骤304，根据判断法则，判断接收到的字符是否均为00000000H或80000000H，且含有开始、结束字符均已出现；若是，进入步骤306，否则，进入步骤305；
步骤305，将接收方的波特率加倍，进入步骤303；
步骤306，发送方采用的波特率为接收方波特率的1/32；
步骤307，结束。
如图6所示，本发明还提供了一种串行通信波特率自适应装置，包括一波特率设置模块10，用于设置接收方的波特率，开始时设置起始波特率；
一接收模块20，用于接收发送方传送的字符；
一判断模块30，用于判断接收模块20所接收的字符是否符合判断法则，从而判断发送方采用的波特率是否为接收方波特率的1/M；
一波特率控制模块40，用于控制波特率设置模块10，并根据判断模块30的结果执行是否使接收方的波特率加倍。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (3)
1.一种串行通信波特率自适应方法，用于完成发送方与接收方之间的数据传输和指令控制任务，其特征在于：设置接收方的起始波特率为发送方波特率变化范围内的最小波特率的M倍，其中M＝8或16或32，根据M值的不同可分为8倍波特率法或16倍波特率法或32倍波特率法，所述的8倍波特率法或16倍波特率法或32倍波特率法均是在连续接收多个字符后，将接收到的字符数据通过判断法则判断发送方采用的波特率是否为接收方波特率的1/M，若不是，则使接收方的波特率加倍，重新接收字符，直至判断接收方的波特率为发送方波特率的M倍时结束；
其中，所述判断法则是：
当M＝8时，所述8倍波特率法的判断法则是当接收到的字符数据均为00H或80H，且含有开始、结束的字符均已出现时，接收方的波特率为发送方波特率的8倍；
当M＝16时，所述16倍波特率法的判断法则是当接收到的字符数据均为0000H或8000H，且含有开始、结束的字符均已出现时，接收方的波特率为发送方波特率的16倍；
当M＝32时，所述32倍波特率法的判断法则是当接收到的字符数据均为00000000H或80000000H，且含有开始、结束的字符均已出现时，接收方的波特率为发送方波特率的32倍。
2.根据权利要求1所述的串行通信波特率自适应方法，其特征在于：所述的8倍波特率法包括以下步骤：
步骤101，发送方开始发送，假设发送方波特率是a1，a2，a3，…，an，即其变化范围是(a1～an)，其中，an＝2(n-1)a1；
步骤302，接收方设置起始波特率为b1＝32a1；
步骤303，连续接收多个字符；
步骤304，根据判断法则，判断接收到的字符是否均为00000000H或80000000H，且含有开始、结束字符均已出现；若是，进入步骤306，否则，
进入步骤305；
步骤305，将接收方的波特率加倍，进入步骤303；
步骤306，发送方采用的波特率为接收方波特率的1/32；
步骤307，结束。
5.一种串行通信波特率自适应装置，其特征在于：包括
一波特率设置模块(10)，用于设置接收方的波特率，开始时设置起始波特率；
一接收模块(20)，用于接收发送方传送的字符；
一判断模块(30)，用于接收模块(20)根据所接收的字符依据判断法则判断发送方采用的波特率是否为接收方波特率的1/M；
一波特率控制模块(40)，用于控制波特率设置模块(10)，并根据判断模块(30)的结果执行是否使接收方的波特率加倍。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| AD01 | Patent right deemed abandoned |
Effective date of abandoning: 20100519 |
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