[發(fā)明專利]一種基于電平采樣的異步串口通信協(xié)議自動偵測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210394398.2
• 申請日: 2012-10-17
• 公開（公告）號: CN103001734A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳永冰;吳澤民;劉勇;周崗;董大瓊;卓延陵
• 申請（專利權(quán)）人: 海軍工程大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00
• 代理公司: 武漢帥丞知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武;王玉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)字通信技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種基于電平采樣的異步串口通信協(xié)議的自動偵測方法，可用于各種應(yīng)用異步串口通信協(xié)議進行通信和數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備的通信協(xié)議偵測。

技術(shù)背景

異步串口通信協(xié)議是一種以數(shù)據(jù)幀為通信單位傳送數(shù)據(jù)信息的協(xié)議，協(xié)議規(guī)定了數(shù)據(jù)幀被傳送的速度（即波特率）、數(shù)據(jù)幀內(nèi)和幀間結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)的傳送方式，如圖1所示。波特率表示通信中單位時間內(nèi)傳送的二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)，單位為“位/秒(bps)”，一位二進制數(shù)叫做一比特(bit)，根據(jù)異步串口通信協(xié)議的規(guī)定，通信波特率的合法取值集合為｛50、100、120、150、300、600、1200、1800、2400、4800、7200、9600、14400、19200、28800、38400、57600、115200、128000、256000｝。異步串口通信協(xié)議把需要發(fā)送的數(shù)據(jù)分割成若干個數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)由具體的異步串口通信協(xié)議指定。一個數(shù)據(jù)幀以一個比特低電平開始，作為幀的起始位。起始位后面是數(shù)據(jù)位，根據(jù)異步串口通信協(xié)議的規(guī)定，數(shù)據(jù)位比特位數(shù)的所有合法的取值是：5比特、6比特、7比特、8比特四者之一。數(shù)據(jù)位后是校驗位，根據(jù)異步串口通信協(xié)議的規(guī)定，如果有校驗位，校驗位占1比特，所有合法的校驗方式是：奇校驗(ODD)、偶校驗(EVEN)、高校驗(MARK)、低校驗(SPACE)四者之一；如果沒有校驗，則不設(shè)校驗位。校驗位后是停止位（如果沒有校驗位停止位緊接著最后一位數(shù)據(jù)位），根據(jù)異步串口通信協(xié)議的規(guī)定，停止位為高電平，其比特位數(shù)所有合法的取值是：1比特、1.5比特、2比特三者之一。停止位是幀內(nèi)結(jié)構(gòu)的結(jié)尾，幀與幀之間可以有任意比特位數(shù)（包括0比特）空閑位，空閑位為高電平，空閑位后是下一幀的起始位。根據(jù)異步串口通信協(xié)議的規(guī)定，通信數(shù)據(jù)的傳送方式可以為ASCⅡ碼傳送或者是16進制數(shù)傳送。

異步串口通信需在通信前互相約定好通信使用的協(xié)議參數(shù)，具體的說就是：波特率、數(shù)據(jù)位比特位數(shù)、校驗方式、停止位比特位數(shù)、數(shù)據(jù)編碼方式。在以某些配備串口的軍用進口設(shè)備為代表的場合下，常常因為保密等原因無法獲得設(shè)備的配套說明書，從而不知道設(shè)備上使用的異步串口通信協(xié)議。中國發(fā)明專利《基于單片機輸入捕獲功能的波特率自適應(yīng)方法》（申請?zhí)枺篊N201110221090.3）提出了一種用機器對異步串口通信電平進行采樣，通過尋找采樣點數(shù)量最少的電平計算通信的波特率的方法。但是沒有現(xiàn)成的對于波特率、數(shù)據(jù)位比特位數(shù)、校驗方式、停止位比特位數(shù)、數(shù)據(jù)編碼方式這一整套參數(shù)的自動偵測方法。

綜上所述，設(shè)計一種能夠自動完成異步串口通信協(xié)議波特率、數(shù)據(jù)位比特位數(shù)、校驗方式、停止位比特位數(shù)、數(shù)據(jù)編碼方式的偵測算法，不僅有一定的創(chuàng)新價值，也有明顯的現(xiàn)實意義。

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發(fā)明內(nèi)容

針對背景技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種對信號進行電平采樣，通過計算采樣信號單個低電平的平均時間長度自動偵測通信波特率的新方法，并在波特率被偵測出來的基礎(chǔ)上提出了數(shù)據(jù)位比特位數(shù)、校驗方式、停止位比特位數(shù)、數(shù)據(jù)編碼方式的自動偵測方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于電平采樣的異步串口通信協(xié)議自動偵測方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟一、異步串口通信電平信號采樣；

步驟二、采樣數(shù)據(jù)中單個低電平的平均時間長度計算；

步驟三、異步串口通信波特率與單個低電平的平均時間長度的數(shù)學關(guān)系推導；

步驟四、異步串口通信波特率估計取值范圍計算；

步驟五、結(jié)合異步串口通信協(xié)議，由異步串口通信波特率估計取值范圍確定異步串口通信波特率；

步驟六、基于停止位相關(guān)性匹配的異步串口通信協(xié)議數(shù)據(jù)幀比特位數(shù)和數(shù)據(jù)幀位置偵測；

步驟七、異步串口通信協(xié)議數(shù)據(jù)校驗方式與數(shù)據(jù)位比特位數(shù)偵測；

步驟八、基于幀間距離檢測的異步串口通信協(xié)議停止位比特位數(shù)偵測；

步驟九、基于最小錯誤率Bayes決策的異步串口通信協(xié)議數(shù)據(jù)編碼方式偵測。