CN111211869A

CN111211869A - 一种自动适配波特率方法、智能终端及储存介质

Info

Publication number: CN111211869A
Application number: CN202010002515.0A
Authority: CN
Inventors: 梁栋; 吴闽华; 孟庆晓; 刘文清
Original assignee: Shenzhen Genew Technologies Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Genew Technologies Co Ltd
Priority date: 2020-01-02
Filing date: 2020-01-02
Publication date: 2020-05-29
Anticipated expiration: 2040-01-02
Also published as: CN111211869B

Abstract

本发明公开了一种自动适配波特率方法、智能终端及储存介质；所述自动适配波特率方法包括：对端设备，和与所述对端设备连接以接收或发送数据的本端设备；所述本端设备包括CPU，所述CPU通过GPIO与输入数据线连接；所述本端设备接收测试信息；CPU通过所述GPIO检测所述输入数据线内电平值，并按所述输入数据线的电平跳变周期计数，同时记录计数的开始时间和结束时间；所述CPU计算波特率后将波特率至所述本端设备。本发明将本端设备CPU通过GPIO线与输入数据线连接，以检测输入数据线的电平，进而检测对端设备传输数据的波特率，同步本端设备与对端设备，避免人工设置波特率的工作，提高工作效率。

Description

一种自动适配波特率方法、智能终端及储存介质

技术领域

本发明涉及嵌入式驱动技术领域，尤其涉及一种自动适配波特率方法、智能终端及储存介质。

背景技术

在异步串行数据的传输中，两个设备之间的传输波特率必须相同，才可以实现正常的传输。但是从本端设备的角度上来说，每次对接的对端设备的波特率都不尽相同，因此每次都需要人工手动设置波特率，使得两边的波特率一致才能开始正常的传输。如何实现本端设备可以根据对端设备自动设置波特率，成为业界亟待解决的一个问题。

发明内容

为了解决现有技术中在更换对端设备时，需要对本端设备反复调试波特率的问题，本发明提出一种应用于本端设备上，且可以根据对端设备传输速率自动适配波特率方法、智能终端及储存介质。

本发明通过以下技术方案实现的：

一种自动适配波特率的方法，包括：对端设备，和与所述对端设备连接以接收或发送数据的本端设备；所述本端设备包括CPU，所述CPU通过GPIO与所述本端设备的输入数据线连接；

所述本端设备接收所述对端设备通过所述输入数据线发送的测试信息；

CPU通过所述GPIO检测所述输入数据线内电平值，并按所述输入数据线的电平跳变周期计数；

所述CPU记录计数的开始时间和结束时间；

所述CPU根据所述开始时间、所述结束时间和计数总量计算波特率；

所述CPU设置所述波特率至所述本端设备。

所述的自动适配波特率的方法，其中，所述本端设备接收所述对端设备通过所述输入数据线发送的测试信息之前还包括：

预设所述对端设备，取消所述对端设备的流量控制；

预设所述对端设备的传输位数为8数据位；

预设所述测试信息，所述测试信息使所述输入数据线的电平呈周期式升降变化。

所述的自动适配波特率的方法，其中，所述本端设备接收所述对端设备通过所述输入数据线发送的测试信息具体包括：

所述本端设备每隔预设时间接收一次所述对端设备发送的所述测试信息；

所述本端设备每接收一次所述测试信息，所述CPU计算一次波特率。

所述的自动适配波特率的方法，其中，所述CPU通过所述GPIO检测所述输入数据线内电平值，并按所述输入数据线的电平跳变周期计数之前还包括：

预设所述GPIO为输入；

预设所述GPIO沿所述输入数据线内电平下降中断；

所述CPU通过所述GPIO检测所述输入数据线内电平值，并按所述输入数据线的电平跳变周期计数具体包括：

所述GPIO检测到所述输入数据线内电平跳变为高电平至低电平时，所述GPIO向所述CPU发送一次中断；

所述CPU每接收一次所述中断，所述CPU记数一次。

所述的自动适配波特率的方法，其中，所述CPU记录计数的开始时间和结束时间具体包括：

所述CPU第一次计数时，所述CPU记录所述开始时间；

所述CPU最后一次计数时，所述CPU记录所述结束时间；

所述开始时间和所述结束时间为所述本端设备的系统最小粒度时间。

所述的自动适配波特率的方法，其中，所述CPU根据所述开始时间、所述结束时间和计数总量计算波特率之前还包括：

判断所述结束时间是否大于所述开始时间；

若否，则重新获取计数、所述开始时间和所述结束时间；

若是，则根据所述计数、所述开始时间和所述结束时间计算波特率。

所述的自动适配波特率的方法，其中，根据所述计数、所述开始时间和所述结束时间计算波特率具体包括：

计算所述次数的二倍值；

计算所述结束时间减所述开始时间的差值；

计算所述二倍值除以所述差值的商值；

计算所述商值与补正系数的乘积，使所述波特率单位为字节每秒。

所述的自动适配波特率的方法，其中，所述CPU设置所述波特率至所述本端设备具体包括：

所述CPU发送无校验位确认信息至对端设备，并接收对端设备发送的反馈信息；若接收到反馈信息，则所述CPU成功设置所述波特率至本端设备；

若未接收到对端设备的反馈信息，则所述CPU发送校验位为1的确认信息至对端设备，并接收对端设备发送的反馈信息；若接收到反馈信息，则所述CPU成功设置所述波特率至本端设备；

若未接收到对端设备的反馈信息，则所述CPU发送校验位为0的确认信息至对端设备，并接收对端设备发送的反馈信息，若接收到反馈信息，则所述CPU成功设置所述波特率至本端设备；

若未接收到对端设备的反馈信息，则所述CPU重新计算波特率。

一种智能终端，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的自动适配波特率程序，所述自动适配波特率程序被所述处理器执行时，实现如上述的自动适配波特率的方法。

一种储存介质，所述储存介质储存自动适配波特率程序，所述自动适配波特率程序被处理器执行时，实现如上述的自动适配波特率的方法。

本发明的有益效果在于：

本发明将本端设备CPU通过GPIO线与本端设备的输入数据线连接，获取输入数据线的电平值，根据测试信号的电平的周期跳变进行计数，CPU在计数的同时获取计数的开始时间和结束时间，根据计数的总量及耗时时长得出对端设备的波特率，并自动设置波特率至本端设备，实现了本端设备根据对端设备的波特率自动调节，在本端设备更换对端设备后，无需人工操作对本端设备的波特率进行调试。

附图说明

图1是本发明中本端设备与对端设备的连接结构示意图；

图2是测试信息在输入数据线中的电平表现形式示意图；

图3是本发明自动适配波特率方法的工作流程图；

图4是本发明中CPU计数前设置GPIO中断的工作流程示意图；

图5是本发明中CPU计数、记录开始时间和结束时间的工作流程示意图；

图6是本发明CPU计算波特率的工作流程图；

图7是本发明一种智能终端的运行环境示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明公开了一种自动适配波特率方法。所述方法应用于PCM链路中，请参考图1所述PCM链路包括：对端设备和本端设备，所述本端设备上连接有输入数据线和输出数据线，对于所述对端设备，所述本端设备上的输入数据线为所述对端设备的输出数据线。下文为便捷描述，所述输出数据线和所述输入数据线均是对所述本端设备而言。图1中，数据线的输入端为RX，输出端为TX。

所述本端设备包括CPU，所述CPU通过GPIO与所述输入数据线连接，GPIO用于检测所述输入数据线的电平值。

本发明的所述自动适配波特率方法包括如下步骤：

S100，所述本端设备接收所述对端设备通过所述输入数据线发送的测试信息。

在步骤S100中，本端设备是通过输入数据线单方向接收测试信息，在步骤S100的过程中，本端设备执行的功能仅是通过接收测试信息获取对端设备的波特率，本端设备不执行向对端设备发送数据的功能。

由于数据传输过程中，数据线的电平会因发送数据的不同而产生高低变化，具体表现在异步串行数据传输过程中：发送数据0时，数据线的电平为低电平；发送数据1时，数据线的电平为高电平。通过电平的高低变化，即可检测数据传输的总量，由于数据传输时，并非严格按照“01010101”的方式进行传输，因而，需要本端设备需要通过对端设备发送的测试信息对自身的波特率进行设置。

请参考图3，因为本端设备是通过测试信息设置波特率值，使本端设备的波特率值与对端设备相同，因而必须对所述对端设备发送的测试信息做出限制，因而，所述步骤S100之前还包括：

S001，预设所述对端设备，取消所述对端设备的流量控制。

S002，预设所述对端设备的传输位数为8数据位；

S003，预设所述测试信息，所述测试信息使所述输入数据线的电平呈周期式升降变化。

基于步骤S001至S003，所述对端设备必须取消流量控制，取消流量控制的目的是使对端设备按照自身的波特率对本端设备发送数据，防止数据传输过程发生延迟，造成本端设备波特率设置后与对端设备波特率值不等的问题。

在本发明中，所述本端设备与对端设备按照8数据位进行异步串行数据传输。

通过上述可知，测试数据需要使所述输入数据线中的电平呈高低周期性变化，基于步骤S002，所述S003中的数据应为8位数据。因为异步串行数据协议要求，起始数据要求为低位，对应低电平位，因而在本发明的一个实施例中，所述测试信息为“01010101”(二进制)，满足8数据位数据且使电平呈周期性变化，该测试信息的十六位形式为“0x55”。所述测试信息在所述输入数据线中的电平表现形式如图2所示。

为了所述本端设备准确地根据输入的测试信息设置波特率，所述对端设备可以多次重复地向所述本端设备发送测试信息，因而，在本发明的一个可实现的实施例中，所述步骤S100具体的工作方式为：所述本端设备每隔预设时间向所述本端设备发送一次所述测试信息，即所述本端设备每隔预设时间接收一次所述对端设备发送的所述测试信息。所述本端设备每接收一次所述测试信息，所述CPU计算一次波特率。

多次向所述本端设备发送测试信息，目的是使本端设备可以多次计算波特率值，对对端设备的波特率是否稳恒做出判断。多次发送测试信息也可以避免单次发送测试信息造成本端设备测量误差、波特率设置错误的问题。在本发明的一个实施例中，所述对端设备每500毫秒向所述对端设备发送一次测试信息。

在本端设备接收所述测试信息时，本端设备就需要根据所述测试信息设置波特率，因而经过步骤S100后，所述自动适配波特率方法包括：

S200，CPU通过所述GPIO检测所述输入数据线内电平值，并按所述输入数据线的电平跳变周期计数。

CPU通过GPIO检测电平的跳变周期进行计数，实际目的是通过电平的周期式跳变获取数据传输的总量，请参考图4，为了实现步骤S200，在步骤S200之前包括：

S004，预设所述GPIO为输入。

S005，预设所述GPIO沿所述输入数据线内电平下降中断。

在图4中，设置GPIO沿下降沿中断即为GPIO沿数据线内电平下降时，GPIO向CPU发送中断请求，设置GPIO沿下降沿中断后，需要在GPIO上挂载一处理函数，使CPU接收处理函数请求而终端，CPU接收中断请求时可以执行中断，即为“使能GPIO中断”。

本端设备系统在设置GPIO的同时，设置了四个参数，分别代表的意义为：

baudrate为本端设备的波特率值；int_cnt为CPU通过GPIO获取的电平降低次数；first_time和last_time为开始时间和结束时间。在为设置所述本端设备的波特率值时，四个参数的值均为默认值，默认值为0。

由于CPU在设置波特率阶段，所执行的功能仅是根据电平跳变进行计数，而对输入数据线的电平不起到改变作用，因而，GPIO的信息输入方向为单方向即可，即从输入数据线单方向输入至CPU。从图2可知，输入数据线在未执行数据传输时，保持高电平，当对端设备向所述本端设备发送测试信息为“01010101”(二进制，十六进制时为0x55)时，电平值先下降，再上升，持续四次循环后，电平值下降，测试信息结尾处为校验位信息。本发明可以通过电平值周期上升或周期下降进行计数，由于电平值初始时为下降，因而，在本发明的一个可实现的实施例中，所述CPU通过电平值下降(即电平由高至低)计数，所以，基于步骤S004至S005，所述步骤S200具体包括：

S201，所述GPIO检测到所述输入数据线内电平跳变为高电平至低电平时，所述GPIO向所述CPU发送一次中断。

S202，所述CPU每接收一次所述中断，所述CPU记数一次。

通过上述步骤，CPU通过电平跳变获取了所述输入数据线内的数据总量，如果需要获取波特率，则需要得知获取目标数据总量的耗时，因而本发明在步骤S200之后包括：

S300，所述CPU记录计数的开始时间和结束时间。

请参考图5，S300的具体流程为：

S301，所述CPU第一次计数时，所述CPU记录所述开始时间。

S302，所述CPU最后一次计数时，所述CPU记录所述结束时间。

请参考图2和图5，由上述可知，测试信息为“01010101”时，输入数据线经过四次周期跳变，因而在电平第一次下降时，CPU获取开始时间；电平第五次下降时CPU获取结束时间。获取开始时间和结束时间的时间点如图2中所示，图2中标注first_time的线表示获取开始时间的时间节点、last_time的线表示获取结束时间的时间节点。所述开始时间和所述结束时间为所述本端设备的系统最小粒度时间，对于现有技术来说，系统的最小粒度时间通常为微秒。

在图5中，CPU每接收一次GPIO的中断请求，计数即累加一次(即图4中的int_cnt自增加1)，然后退出中断请求函数。如果该次中断请求时int_cnt累加至1，则说明是初次计数，获取开始时间。基于测试信息为“01010101”，则int_cnt累加至5时，是测试信息数据传输部分结束，获取结束时间。因为测试信息是固定值，所以结束测试信息后，将int_cnt清零，以便下次采样计数。在采样计数结束后，禁用GPIO中断，避免GPIO在测试结束后再次向CPU发送中断请求，影响清零的int_cnt参数。

请参考图6，获取计数、开始时间和结束时间后，CPU即可计算波特率。在步骤S300后，所述方法包括：

S400，所述CPU根据所述开始时间、所述结束时间和计数总量计算波特率。

在计算波特率之前，需要确认已获取的数据是否可用，因而，在所述步骤S400前包括：

S006，判断所述结束时间是否大于所述开始时间：

S007，若否，则重新获取计数、所述开始时间和所述结束时间。

S008，若是，则执行步骤S400。

因为开始时间是输入数据线第一次电平降低记录的时间，结束时间必然发生在开始时间之后。若判断结束时间的值小于开始时间，则说明获取的数据无法使用，引发结束时间小于开始时间的原因可能是本端设备重启、本端设备时间错误、计数时间点错乱等等，因而，如果结束时间小于开始时间，则说明此次采样的数据不能使用，必须重新获取数据计算波特率。

在步骤S400中，所述波特率的计算方式为：

根据图2可知，除输入数据线内第一次电平下降情况，其它的电平下降时，输入数据线都向本端设备输入两个字节“0”和“1”，因而，电平下降一次代表输入数据线输入了两个字节的数据，因而分母为计数值的二倍值。因为测试信息呈四周期升降，因而，在图6中，分母值为2*4，每次周期式升降传输两个字节数据，计数值(步骤S400中的计数为4)与原获取的int_cnt＝5不同是因为第一次电平降低是由于输入数据线开始传输数据电平自然降低，不囊括在波特率计算范围内。

结束时间与开始时间的差意为采样计数过程的历时，根据总量和差值的商即可获取数据传输速率；

在获取传输速率后，该数值还无法直接作为波特率使用，因为结束时间和开始时间的单位都为系统的最小粒度时间，得出的传输速率需要乘以补正系数，以系统最小粒度时间为微秒为例，得到的传输速率为字节每微秒，补正系数即为10⁶传输速率乘以补正系数后，获得数值的单位即为字节每秒，即可作为波特率设置在本端设备中。

请参考图6，波特率在本端设备设置成功后，需要验证本端设备是否与对端设备成功匹配波特率，所述本端设备要通过输出数据线向所述对端设备发送确认信息，如果对端设备接收确认信息后向所述本端设备反馈，则说明本端设备设置的波特率与对端设备相同，本端设备与对端设备可以实现异步串行数据的传输。因而在步骤S400后，本方法还包括如下步骤：

S501，所述CPU发送无校验位确认信息至对端设备，并接收对端设备发送的反馈信息。

S502，若接收到反馈信息，则所述CPU成功设置所述波特率至本端设备；

S503，若未接收到对端设备的反馈信息，则所述CPU发送校验位为1的确认信息至对端设备，并接收对端设备发送的反馈信息；若接收到反馈信息，则执行步骤S502。

S504，若未接收到对端设备的反馈信息，则所述CPU发送校验位为0的确认信息至对端设备，并接收对端设备发送的反馈信息，若接收到反馈信息，则执行步骤S502。

S505，若未接收到对端设备的反馈信息，则所述本端设备无法与所述对端设备进行数据传输。

由图2可知，在本端设备和对端设备之间传输的数据，数据结尾包含一个校验位，校验位的全称为“奇偶校验位”，奇偶校验位设置的目的是保证本端设备与对端设备之间，数据的传输的正确性，因而，本端设备需要确认对端设备的校检位为奇校验、偶校验、或未校验中的哪一种，因而依次向对端设备发送校验位不同的确认信息，一旦其中的一个获取到对端设备的反馈信息，则依获取反馈信息的校验位向对端设备发送信息。若均为收到反馈信息，则说明本端设备与对端设备无法实现异步串行数据传输，本端设备重新计算波特率，并输出错误报告。

请参考图7，本发明提出一种智能终端10，所述智能终端10包括：存储器11、处理器12及存储在所述存储器11上并可在所述处理器12上运行的自动适配波特率程序13，所述自动适配波特率程序13被所述处理器12执行时，实现下列步骤：

S001，预设所述对端设备，取消所述对端设备的流量控制。

S002，预设所述对端设备的传输位数为8数据位；

所述步骤S200之前包括：

S004，预设所述GPIO为输入。

S005，预设所述GPIO沿所述输入数据线内电平下降中断。

步骤S200具体包括：

S202，所述CPU每接收一次所述中断，所述CPU记数一次。

步骤S200之后执行步骤S300：

S300，所述CPU记录计数的开始时间和结束时间。

S300的具体流程为：

S301，所述CPU第一次计数时，所述CPU记录所述开始时间。

S302，所述CPU最后一次计数时，所述CPU记录所述结束时间。

步骤S300之后包括：

所述步骤S400的计算方式为：

在执行步骤S400之前，所述自动适配波特率程序执行：

S006，判断所述结束时间是否大于所述开始时间：

S008，若是，则执行步骤S400。

所述步骤S400之后包括：

S505，若未接收到对端设备的反馈信息，则所述本端设备无法与所述对端设备进行数据传输，重新设置所述本端设备的波特率。

基于上述的自动适配波特率方法，本发明还提出一种储存介质，所述储存介质储存自动适配波特率程序，所述自动适配波特率程序被处理器执行时，实现如上述的自动适配波特率的方法。

本发明公开的自动适配波特率方法中，本端设备CPU通过GPIO线与本端设备的输入数据线连接，获取输入数据线的电平值，根据测试信号的电平的周期跳变进行计数，CPU在计数的同时获取计数的开始时间和结束时间，根据计数的总量及耗时时长得出对端设备的波特率，并自动设置波特率至本端设备，实现了本端设备根据对端设备的波特率自动调节，在本端设备更换对端设备后，无需人工操作对本端设备的波特率进行调试。基于所述方法，所述智能终端和所述储存设备在运行时，可以实现与所述自动适配波特率方法相同的技术效果。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种自动适配波特率的方法，其特征在于，所述自动适配波特率的方法包括：对端设备，和与所述对端设备连接以接收或发送数据的本端设备；所述本端设备包括CPU，所述CPU通过GPIO与所述本端设备的输入数据线连接；

所述CPU记录计数的开始时间和结束时间；

所述CPU设置所述波特率至所述本端设备。

2.根据权利要求1所述的自动适配波特率的方法，其特征在于，所述本端设备接收所述对端设备通过所述输入数据线发送的测试信息之前还包括：

预设所述对端设备，取消所述对端设备的流量控制；

预设所述对端设备的传输位数为8数据位；

3.根据权利要求1所述的自动适配波特率的方法，其特征在于，所述本端设备接收所述对端设备通过所述输入数据线发送的测试信息具体包括：

4.根据权利要求1所述的自动适配波特率的方法，其特征在于，所述CPU通过所述GPIO检测所述输入数据线内电平值，并按所述输入数据线的电平跳变周期计数之前还包括：

预设所述GPIO为输入；

预设所述GPIO沿所述输入数据线内电平下降中断；

所述CPU每接收一次所述中断，所述CPU记数一次。

5.根据权利要求4所述的自动适配波特率的方法，其特征在于，所述CPU记录计数的开始时间和结束时间具体包括：

所述CPU第一次计数时，所述CPU记录所述开始时间；

所述CPU最后一次计数时，所述CPU记录所述结束时间；

6.根据权利要求1所述的自动适配波特率的方法，其特征在于，所述CPU根据所述开始时间、所述结束时间和计数总量计算波特率之前还包括：

判断所述结束时间是否大于所述开始时间；

若否，则重新获取计数、所述开始时间和所述结束时间；

7.根据权利要求6所述的自动适配波特率的方法，其特征在于，根据所述计数、所述开始时间和所述结束时间计算波特率具体包括：

计算所述次数的二倍值；

计算所述结束时间减所述开始时间的差值；

计算所述二倍值除以所述差值的商值；

8.根据权利要求1所述的自动适配波特率的方法，其特征在于，所述CPU设置所述波特率至所述本端设备具体包括：

若未接收到对端设备的反馈信息，则CPU重新计算波特率。

9.一种智能终端，其特征在于，所述智能终端包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的自动适配波特率程序，所述自动适配波特率程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1至8任意一项所述的自动适配波特率的方法。

10.一种储存介质，其特征在于，所述储存介质储存自动适配波特率程序，所述自动适配波特率程序被处理器执行时，实现如权利要求1至8任意一项所述的自动适配波特率的方法。