串口波特率自动检测.doc

串行通信波特率的一种自动检测方法串行通信波特率的一种自动检测方法(哈尔滨工业大学控制工程系 150001) 任贵勇 屈彦成 王常虹摘摘 要：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关键词：关键词：自动检测；波特率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1 1 基本方法基本方法回车符的 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：图 1 回车符的位序列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表 1 不同波特率下的二进制序列波特率接收到的二进制位序列字节表示192000 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10xF?96000 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0x0D48000 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 10xE624000 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 10x7818000 0 0 0 0 x 1 1 1 1 x 0 0 0 0 0 1 1 1 10xE018000 0 0 0 0 x 1 1 1 1 x 0 0 0 0 0 1 1 1 10xF012000 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 00x806000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 10x003000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00x001500 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00x001100 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00x00发送速率为 1800 波特时，因为T1800=T9600*16/3，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 2 2 低波特率的检测低波特率的检测当发送速率低于 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）。

表 2 低波特率回车符的接收方式波特率9600 波特二进制序列时间差（周期）时间差（实时间）60016 0's 16 1's 16 0's323.33ms30032 0's 32 1's 32 0's646.66ms15064 0's 64 1's 64 0's12813.33ms11087 0's 87 1's 87 0's17418.13ms75128 0's 128 1's 128 0's25626.66ms50192 0's 192 1's 192 0's3844 0.00ms600 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 3 3 实现方式实现方式通过以上分析，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 Pseudo code to determine what baud rate a transmitter is at,on the b asis of a single; RETURN (0x0D) character received from it.Initialise receive baud rate to 9600Wait for Byte to be receivedIF Byte = 0x00 THENStart TimerREPEATUNTIL (Timer > 50 ms OR New Byte Received)CASE Timer IN1 ms-4 ms: 600 Baud5 ms-10 ms: 300 Baud11 ms-15 ms: 150 Baud16 ms-22 ms: 110 Baud23 ms-32 ms: 75 Baud33 ms-49 ms: 50 BaudELSE: Timed out; resetEND CASE;ELSIF Byte >= 0xF1 THEN 19200 BaudELSECASE Byte IN0x0D: 9600 Baud0xE6: 4800 Baud0x78: 2400 Baud0xE0,0xF0: 1800 Baud0x80: 1200 BaudELSE: Line noise; resetEND CASEEND IF■参考文献：参考文献：［1］赵依军等. 单片微机接口技术［M］.北京： 人民邮电出版社，1989.［2］刘利. 软硬件技术参考大全［M］.北京： 学苑出版社，1993.［3］张世一. 数字信号处理［M］. 北京：北京工业学院出版社，1987.。