CN111427818B - 一种识别串口通信波特率的方法及可读取存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明所述的一种识别串口通信波特率的方法及可读取存储介质，涉及数据通信技术领域，通过捕获定时器获取串口信号同步码中相邻的两次上升沿与下降沿信号间的定时计数值；然后将获取到的定时计数值通过波特率计算公式，得到动态波特率参数；再将计算出的所述动态波特率参数去设置从设备的串口寄存器，使所述从设备中串口信号的通信波特率与主设备中串口信号的通信波特率保持一致。解决了主从设备在进行串口通信时，不再受到双方因实际波特率与要求的波特率存在误差或干扰信号，而导致不能通信的技术问题，提高了串口通信的可靠性与稳定性。

Description

一种识别串口通信波特率的方法及可读取存储介质
技术领域
本发明属于数据通信技术领域，具体涉及一种识别串口通信波特率的方法及可读取存储介质。
背景技术
串行接口(Serial Interface,简称串口)是指数据一位一位地顺序传送,是一种应用非常普遍的低速通信接口，其特点是通信线路简单,只要一对传输线就可以实现双向通信。波特率是一种衡量通信速度的参数,它表示每秒钟传送的bit的个数,连接到串口上的设备以约定的波特率进行通信,即串口两端的设备只有保持相同速率的条件下才能够实现正常通信,否则会出现调试指令无效、显示乱码。在工业领域，串口的使用非常普遍，很多产品会遇到硬件串口资源不足的情况。而更换MCU或者使用串口扩展芯片会产生额外的硬件开销，从而增加了产品的生产和研发成本。因此，在这种情况下，需要采用软件模拟来实现串口通信。
目前，使用比较普遍的软件模拟串口方法，采用了外部IO中断配合定时采样来捕捉数据的方法。这种方法的数据接收过程依赖于波特率的稳定，并且抗干扰能力较差。采用串口通信的应用场合，由于实际使用环境的复杂性，可能会产生许多干扰信号。例如使用串口进行红外通信，日光灯的红外光会造成信号的误触发，导致通信错误。在双方进行通信交流时，还经常因为双方通信的实际波特率跟要求的波特率存在误差，导致不能通信的情况也时有发生。
因此，有必要开发一种新的识别串口通信波特率的方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种识别串口通信波特率的方法及可读取存储介质，用于解决现有方法中常出现干扰信号或双方通信实际波特率跟要求的波特率存在误差，导致不能通信的技术问题，以提高串口通信的可靠性与稳定性。
本发明提供了一种识别串口通信波特率的方法，包括获取串口信号的过程与发送串口信号的过程，包括如下步骤：通过捕获定时器获取所述串口信号同步码中相邻的两次上升沿与下降沿信号间的定时计数值；将获取到的所述定时计数值通过波特率计算公式，得到动态波特率参数；再将计算出的所述动态波特率参数去设置从设备的串口寄存器，使所述从设备串口信号的通信波特率与主设备串口信号的通信波特率一致。
进一步地，所述捕获定时器获取到串口信号同步码中相邻的两次上升沿与下降沿信号间的定时计数值，具体包括如下步骤：将串口信号接入单片机捕获引脚，产生两次上升沿信号与下降沿信号；将所述捕获定时器初始化，用于捕获第一次下降沿信号，并判断是否捕获到第一次下降沿信号，若未捕获到所述第一次下降沿信号，则继续捕获所述第一次下降沿信号，直至所述第一次下降沿信号被捕获，再设置所述捕获定时器，用于捕获第一次上升沿信号。
进一步地，若所述捕获定时器未捕获到所述第一次上升沿信号，则判断所述捕获定时器捕获是否接收超时；若所述捕获定时器捕获未接收超时，则继续捕获所述第一次上升沿信号，直至所述第一次上升沿信号被捕获；若所述捕获定时器捕获接收超时，所述捕获定时器则重新初始化；若所述捕获定时器捕获到所述第一次上升沿信号，通过CPU可读取定时器读取低电平的定时计数值，并通过单片机判断所述第一次上升沿信号是否为干扰信号。
进一步地，若判断出所述第一次上升沿信号是干扰信号，则结束信号的捕获过程；若判断出所述第一次上升沿信号不是干扰信号，则完成第一次上升沿信号的捕获，通过CPU可读取定时器读取并记录所述定时计数值CAP_01在timer计数器中，上传所述定时计数值后timer计数器清零，并通过捕获定时器进行第二次下降沿信号捕获。
进一步地，若所述捕获定时器未捕获到所述第二次下降沿信号，则判断所述捕获定时器捕获是否接收超时；若所述捕获定时器捕获未接收超时，则继续捕获所述第二次下降沿信号，直至所述第二次下降沿信号被捕获；若所述捕获定时器捕获接收超时，所述捕获定时器则重新初始化；若所述捕获定时器捕获到所述第二次下降沿信号，通过所述CPU可读取定时器读取高电平的定时计数值，并通过所述单片机判断所述第二次下降沿信号是否为干扰信号；若判断出所述第二次下降沿信号是干扰信号，则结束信号的捕获过程；若判断出所述第二次下降沿信号不是干扰信号，则完成第二次下降沿信号的捕获，然后timer计数器清零，并通过捕获定时器进行第二次上升沿信号捕获。
进一步地，若所述捕获定时器未捕获到所述第二次上升沿信号，则判断所述捕获定时器捕获是否接收超时；若所述捕获定时器捕获未接收超时，则继续捕获所述第二次上升沿信号，直至所述第二次上升沿信号被捕获；若所述捕获定时器捕获接收超时，所述捕获定时器则重新初始化；若所述捕获定时器捕获到所述第二次上升沿信号，通过所述CPU可读取定时器读取低电平的定时计数值，并通过所述单片机判断所述第二次下降沿信号是否为干扰信号；若判断出所述第二次上升沿信号是干扰信号，则结束信号的捕获过程；若判断出所述第二次上升沿信号不是干扰信号，则完成第二次上升沿信号的捕获，通过CPU可读取定时器读取并记录所述定时计数值CAP_02在timer计数器中，上传所述定时计数值后timer计数器清零，，并识别出同步字节后续比特，判断后续比特是否正确；若不正确，则结束信号的采集过程，若正确，则将第一次上升沿信号捕获并记录的定时计数差值CAP_01与第二次上升沿信号捕获并记录的CAP_02作差，设差值为K代入波特率计算公式中。
进一步地，所述波特率计算公式计算方法如下：
Figure GDA0004105139730000031
Figure GDA0004105139730000032
其中，周期T与PCLK根据设备中识别采用的的中央处理器数值恒定、波特率因子BRGR＝256×U0DLM+U0DLL、K为两次上升沿信号的定时计数的差值；
将(2)式叠代入1式后计算得出：
Figure GDA0004105139730000033
分别计算出U0DLM与U0DLL两个动态波特率参数。
进一步地，将计算出的两个动态波特率参数U0DLM与U0DLL去设置从设备的串口寄存器，使所述从设备中串口信号的通信波特率与主设备中串口信号的通信波特率一致。
第二方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行任一项所述的识别串口通信波特率的方法。
本发明带来了以下有益效果：
本发明所述的一种识别串口通信波特率的方法，通过捕获定时器获取串口信号同步码中相邻的两次上升沿与下降沿信号间的定时计数值；然后将获取到的所述定时计数值通过波特率计算公式，得到动态波特率参数；再将计算出的所述动态波特率参数去设置从设备的串口寄存器，使所述从设备中串口信号的通信波特率与主设备中串口信号的通信波特率一致。解决了主从设备在进行串口通信时，不再受到双方因实际波特率与要求的波特率存在误差，而导致不能通信的技术问题，提高了串口通信的可靠性与稳定性，保证了双方进行通信的顺畅，并极大提升了主从设备之间的通信效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明所述的一种识别串口通信波特率的方法的流程图；
图2为本发明所述的一种识别串口通信波特率的方法的实际获取串口上升沿信号或下降沿信号的流程图；
图3为本发明所述的一种识别串口通信波特率的方法的具体步骤流程图。
具体实施方式
如图1所示，一种识别串口通信波特率的方法，包括获取串口信号的过程与发送串口信号的过程，具体包括如下步骤：
步骤S1，通过捕获定时器获取串口信号同步码中相邻的两次上升沿与下降沿信号间的定时计数值；
步骤S2，将获取到的定时计数值通过波特率计算公式，得到动态波特率参数；
步骤S3，将计算出的动态波特率参数去设置从设备的串口寄存器，使所述从设备中串口信号的通信波特率与主设备中串口信号的通信波特率一致。
需要说明的是，本发明既能通过捕获同步码中相邻的双上升沿信号，求得双上升沿信号的定时计数值，并计算出波特率计算公式所需的定时计数差值K，还能够通过捕获同步码中相邻的双下降沿信号，求得双下降沿信号的定时计数值。在本实施例中，以计算双上升沿信号的定时计数值为例进行阐述，相邻双下降沿信号的定时计数值的计算方法与双上升沿信号的定时计数值的计算方法一样，不再进一步阐述。
在本实施例中，如图2所示，本发明中主设备所要求的波特率以2400，起始字符为68H为例，在信号数据收发时由于采用了内部晶振，时间精度较高，此时采用不断查询数据端口的方式来确认是否收到了68H的固定起始字符。然后识别并矫正波特率再接收后续数据。
如图2或图3所示，当所述捕获定时器获取到串口信号同步码中相邻的两次上升沿与下降沿信号间的定时计数值，具体步骤包括：
步骤S101，先将串口信号接入单片机捕获引脚，产生相邻的两次上升沿信号与下降沿信号，然后开始识别；
步骤S102,接着将所述捕获定时器初始化，用于捕获第一次下降沿信号，并判断是否捕获到第一次下降沿信号，若未捕获到所述第一次下降沿信号，则继续捕获所述第一次下降沿信号，直至所述第一次下降沿信号被捕获；
步骤S103，当第一次下降沿信号被捕获时，设置所述捕获定时器，用于捕获第一次上升沿信号。
步骤S104，若所述捕获定时器未捕获到所述第一次上升沿信号，则判断所述捕获定时器捕获是否接收超时；若所述捕获定时器捕获未接收超时，则继续捕获所述第一次上升沿信号，直至所述第一次上升沿信号被捕获；若所述捕获定时器捕获接收超时，所述捕获定时器则重新初始化。
步骤S105，若所述捕获定时器捕获到所述第一次上升沿信号，通过所述CPU可读取定时器读取4/2400(S)低电平的定时计数值，并通过单片机判断所述第一次上升沿信号是否为干扰信号，若判断出所述第一次上升沿信号是干扰信号，则结束信号的捕获过程。
步骤S106，若判断出所述第一次上升沿信号不是干扰信号，则完成第一次上升沿信号的捕获，通过CPU可读取定时器读取并记录所述定时计数值CAP_01在timer计数器中，上传所述定时计数值后timer计数器清零，并通过捕获定时器进行第二次下降沿信号捕获。
步骤S107，若所述捕获定时器未捕获到所述第二次下降沿信号，则判断所述捕获定时器捕获是否接收超时；若所述捕获定时器捕获未接收超时，则继续捕获所述第二次下降沿信号，直至所述第二次下降沿信号被捕获；若所述捕获定时器捕获接收超时，所述捕获定时器则重新初始化。
步骤S108，若所述捕获定时器捕获到所述第二次下降沿信号，通过所述CPU可读取定时器读取高电平的定时计数值，并通过所述单片机判断所述第二次下降沿信号是否为干扰信号。
步骤S109,若判断出所述第二次下降沿信号是干扰信号，则结束信号的捕获过程；若判断出所述第二次下降沿信号不是干扰信号，则完成第二次下降沿信号的捕获，然后timer计数器清零，并通过捕获定时器进行第二次上升沿信号捕获。
步骤S110，若所述捕获定时器未捕获到所述第二次上升沿信号，则判断所述捕获定时器捕获是否接收超时；若所述捕获定时器捕获未接收超时，则继续捕获所述第二次上升沿信号，直至所述第二次上升沿信号被捕获；若所述捕获定时器捕获接收超时，所述捕获定时器则重新初始化。
步骤S111，若所述捕获定时器捕获到所述第二次上升沿信号，通过所述CPU可读取定时器读取低电平的定时计数值，并通过所述单片机判断所述第二次下降沿信号是否为干扰信号，若判断出所述第二次上升沿信号是干扰信号，则结束信号的捕获过程。
步骤S112，若判断出所述第二次上升沿信号不是干扰信号，则完成第二次上升沿信号的捕获，通过CPU可读取定时器读取并记录所述定时计数值CAP_02在timer计数器中，上传所述定时计数值后timer计数器清零。
步骤S113，识别出同步上升沿字节后续比特，判断后续比特是否正确；若不正确，则结束信号的采集过程，若正确，则进行下一步操作。
步骤S114，将第一次上升沿信号捕获并记录的定时计数差值CAP_01与第二次上升沿信号捕获并记录的CAP_02作差，设差值为K代入波特率计算公式中。
在本实施例中，单片机中所选用的CPU(UART使用12M，CPU使用1M)，根据波特率计算公式能够方便地计算出CPU动态波特率参数U0DLM与U0DLL。
所述波特率计算公式如下：
Figure GDA0004105139730000061
Figure GDA0004105139730000062
其中，计算公式1中以主设备中要求的波特率设置为2400，PCLK＝12M为例，运算项256×U0DLM+U0DLL即为波特率因子BRGR；计算公式2式中，T为1M时的CPU周期，K为两次上升沿信号的CAP_01与CAP_02的差值，将2式叠代入1式后计算得出：BRGR＝(K×3)÷8
于是可以求出动态波特率参数U0DLM与U0DLL，其中，
U0DLM＝BRGR/256--取整数部分
U0DLL＝BRGR/256--取余数部分
根据两次上升沿信号记录的定时器计数值CAP_01与CAP_02的差值K计算出的这两个动态波特率参数U0DLM与U0DLL，去设置从设备中的串口寄存器，在所述串口寄存器设置上两个所述动态波特率参数U0DLM与U0DLL后，使所述从设备中串口信号的通信波特率与主设备中串口信号的通信波特率一致，保证了主设备与从设备双方之间实时通信的顺畅且稳定。
本发明所提供的一种识别串口通信波特率的方法还包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

Claims (8)

1.一种识别串口通信波特率的方法，包括获取串口信号的过程与发送串口信号的过程，其特征在于，包括如下步骤：
通过捕获定时器获取串口信号同步码中相邻的两次上升沿与下降沿信号间的定时计数值；
将获取到的所述定时计数值通过波特率计算公式，得到动态波特率参数；
将计算出的所述动态波特率参数去设置从设备的串口寄存器，使所述从设备中串口信号的通信波特率与主设备中串口信号的通信波特率保持一致；
其中，所述波特率计算公式计算方法如下：
要求的
Figure FDA0004105139710000011
要求的
Figure FDA0004105139710000012
其中，周期T与PCLK根据设备中识别采用的的中央处理器数值恒定、波特率因子BRGR＝256×U0DLM+U0DLL、K为两次上升沿信号的定时计数的差值；
将(2)式叠代入1式后计算得出：
Figure FDA0004105139710000013
分别计算出U0DLM与U0DLL两个动态波特率参数。
2.根据权利要求1所述的识别串口通信波特率的方法，其特征在于，所述捕获定时器获取到串口信号同步码中相邻的两次上升沿与下降沿信号间的定时计数值，具体包括如下步骤：
将串口信号接入单片机捕获引脚，产生两次上升沿信号与下降沿信号；
将所述捕获定时器初始化，用于捕获第一次下降沿信号，并判断是否捕获到第一次下降沿信号，若未捕获到所述第一次下降沿信号，则继续捕获所述第一次下降沿信号，直至所述第一次下降沿信号被捕获，再设置所述捕获定时器，用于捕获第一次上升沿信号。
3.根据权利要求2所述的识别串口通信波特率的方法，其特征在于，若所述捕获定时器未捕获到所述第一次上升沿信号，则判断所述捕获定时器捕获是否接收超时；若所述捕获定时器捕获未接收超时，则继续捕获所述第一次上升沿信号，直至所述第一次上升沿信号被捕获；若所述捕获定时器捕获接收超时，所述捕获定时器则重新初始化；
若所述捕获定时器捕获到所述第一次上升沿信号，通过CPU可读取定时器读取低电平的定时计数值，并通过单片机判断所述第一次上升沿信号是否为干扰信号。
4.根据权利要求2或3所述的识别串口通信波特率的方法，其特征在于，若判断出所述第一次上升沿信号是干扰信号，则结束信号的捕获过程；若判断出所述第一次上升沿信号不是干扰信号，则完成第一次上升沿信号的捕获，通过CPU可读取定时器读取并记录所述定时计数值CAP_01在timer计数器中，上传所述定时计数值后timer计数器清零，并通过捕获定时器进行第二次下降沿信号捕获。
5.根据权利要求4所述的识别串口通信波特率的方法，其特征在于，若所述捕获定时器未捕获到所述第二次下降沿信号，则判断所述捕获定时器捕获是否接收超时；若所述捕获定时器捕获未接收超时，则继续捕获所述第二次下降沿信号，直至所述第二次下降沿信号被捕获；若所述捕获定时器捕获接收超时，所述捕获定时器则重新初始化；
若所述捕获定时器捕获到所述第二次下降沿信号，通过所述CPU可读取定时器读取高电平的定时计数值，并通过所述单片机判断所述第二次下降沿信号是否为干扰信号；
若判断出所述第二次下降沿信号是干扰信号，则结束信号的捕获过程；若判断出所述第二次下降沿信号不是干扰信号，则完成第二次下降沿信号的捕获，然后timer计数器清零，并通过捕获定时器进行第二次上升沿信号捕获。
6.根据权利要求5所述的识别串口通信波特率的方法，其特征在于，若所述捕获定时器未捕获到第二次上升沿信号，则判断所述捕获定时器捕获是否接收超时；若所述捕获定时器捕获未接收超时，则继续捕获所述第二次上升沿信号，直至所述第二次上升沿信号被捕获；若所述捕获定时器捕获接收超时，所述捕获定时器则重新初始化；
若所述捕获定时器捕获到所述第二次上升沿信号，通过CPU可读取定时器读取低电平的定时计数值，并通过所述单片机判断所述第二次下降沿信号是否为干扰信号；
若判断出所述第二次上升沿信号是干扰信号，则结束信号的捕获过程；若判断出所述第二次上升沿信号不是干扰信号，则完成第二次上升沿信号的捕获，通过CPU可读取定时器读取并记录所述定时计数值CAP_02在timer计数器中，上传所述定时计数值后timer计数器清零，并识别出同步字节后续比特，判断后续比特是否正确；若不正确，则结束信号的采集过程，若正确，则将第一次上升沿信号捕获并记录的定时计数差值CAP_01与第二次上升沿信号捕获并记录的CAP_02作差，设差值为K代入波特率计算公式中。
7.根据权利要求6所述的识别串口通信波特率的方法，其特征在于，将计算出的两个动态波特率参数U0DLM与U0DLL去设置从设备的串口寄存器，使所述从设备中串口信号的通信波特率与主设备中串口信号的通信波特率一致。
8.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器运行时执行上述权利要求1至7任一项所述的识别串口通信波特率的方法。
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