[發明專利]一種波特率自適應的串口通信系統及串口通信方法

在審

• 申請號: 202010160457.4
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111400229A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 王春華
• 申請（專利權）人: 南京沁恒微電子股份有限公司
• 主分類號: G06F13/42
• 分類號: G06F13/42
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 胡彬

本發明公開了一種波特率自適應的串口通信系統及串口通信方法，該系統包括串口通信設備、USB轉串口設備及USB上位機。USB轉串口設備對串口通信設備的TXD引腳連續采樣，將連續的采樣數據不間斷上傳至USB上位機，USB上位機根據連續的采樣數據分析出串口通信的波特率甚至幀格式，并根據波特率和幀格式提取有效串口通信數據；將待發送數據轉換成符合波特率和幀格式的編碼數據流并發送給USB轉串口設備；USB轉串口設備將編碼數據流轉換成電平信息流發送給串口通信設備。本發明充分利用系統中上位機的高運算速度、大緩存的資源優勢，對USB轉串口芯片要求低，既可以實現串口幀格式和波特率的自適應，也不會增加硬件成本。

技術領域

本發明屬于串口通信技術，尤其涉及一種波特率自適應的串口通信系統及串口通信方法。

背景技術

兩個串口設備進行串口通訊前，必須提前設置成相同的幀格式和相同的波特率，才能保證通訊數據的正確性。幀格式為串口通訊的電平流信息，包括1個起始位、6/7/8個數據位、0/1個校驗位和1/1.5/2個停止位，最常見的幀格式為：1個起始位、8個數據位、0個校驗位、1個停止位分析。波特率為串口通訊的傳輸速率參數。隨著USB接口的普及，USB轉串口芯片使用越來越廣泛。但是現有的USB轉串口芯片，結構如圖1，和通用串口通信設備一樣，在進行串口數據接收和發送前，必須先將自身串口通訊的幀格式和波特率設置成和另外一方一樣，才能實現正確的串口通訊，不能實現串口通訊的自適應。雖然有的文獻也提出了可以實現波特率自適應的方法，需要對USB轉串口芯片有很高的要求，比如需要很高的時鐘主頻和很大的存儲RAM，勢必會增加額外的硬件成本。尤其對于成本較低資源有限的八位MCU芯片來說，要想不增加成本來實現波特率的自適應是不可能的。

發明內容

發明目的：為了解決在低成本的資源有限的USB轉串口芯片上較難實現串口波特率自適應的問題，本發明提供一種波特率自適應的串口通信系統及串口通信方法。

技術方案：一種波特率自適應的串口通信系統，其特征在于，包括串口通信設備、USB轉串口設備及USB上位機，USB轉串口設備包含USB轉串口芯片，所述USB轉串口芯片包括核心控制模塊、串口RXD引腳電平采樣模塊、USB數據上傳模塊、USB數據下傳模塊及串口TXD引腳電平發送模塊，串口RXD引腳電平采樣模塊、USB數據上傳模塊、USB數據下傳模塊及串口TXD引腳電平發送模塊均與核心控制模塊相連；串口RXD引腳電平采樣模塊與串口通信設備的TXD引腳連接；串口TXD引腳電平發送模塊與串口通信設備的RXD引腳連接；USB數據上傳模塊、USB數據下傳模塊通過USB接口連接USB上位機；串口RXD引腳電平采樣模塊用于對USB轉串口芯片的串口RXD引腳連續采樣；USB數據上傳模塊用于將連續的采樣數據不間斷上傳；USB數據下傳模塊用于獲取USB上位機下傳的編碼數據流；串口TXD引腳電平發送模塊用于將編碼數據流轉換成電平信息流并發給串口通信設備；所述USB上位機包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的USB驅動程序，處理器執行USB驅動程序時實現：不間斷接收USB接口上傳的連續的采樣數據；分析串口通信的波特率；提取有效的串口通信數據；將發送數據轉換成符合該波特率的編碼數據流并下傳至USB接口。

一種波特率自適應串口通信系統中的USB轉串口芯片，包括核心控制模塊、串口RXD引腳電平采樣模塊、USB數據上傳模塊、USB數據下傳模塊及串口TXD引腳電平發送模塊，串口RXD引腳電平采樣模塊、USB數據上傳模塊、USB數據下傳模塊及串口TXD引腳電平發送模塊均與核心控制模塊相連；串口RXD引腳電平采樣模塊用于對串口RXD引腳連續采樣；USB數據上傳模塊用于將連續的采樣數據不間斷上傳；USB數據下傳模塊用于獲取USB上位機下傳的編碼數據流；串口TXD引腳電平發送模塊用于將編碼數據流轉換成電平信息流并發出。