[發(fā)明專利]一種異步串口通信波特率自適應(yīng)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110383333.7
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113032320B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 耿守浩
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: G06F13/42
• 分類號: G06F13/42
• 代理公司: 青島晸投知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37353
• 代理人: 李常芳

本發(fā)明提出了一種異步串口通信波特率自適應(yīng)方法，支持多種具有相同協(xié)議報文首字節(jié)的串口通信協(xié)議。根據(jù)串口設(shè)備的通信協(xié)議規(guī)約，選取協(xié)議格式報文首字節(jié)作為敏感字節(jié)。通過對敏感字節(jié)進行變速采樣分析，實現(xiàn)了在一個字節(jié)采樣時間內(nèi)完成串口通信波特率自適應(yīng)過程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種異步串口通信波特率自適應(yīng)方法。

背景技術(shù)

在工業(yè)控制、智能儀表、電力通訊等行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，經(jīng)常使用串行通信方式為數(shù)據(jù)交換的手段。一般情況下，異步串行通信方式的通信雙方需要事先約定傳輸速率及數(shù)據(jù)格式，通信雙方地位對等，這種一對一的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)能夠正常進行。而在儀表信息采集中常會遇到一對多的通信情況，同一RS485或RS232電路上接有多種不同波特率且不同通信協(xié)議的設(shè)備，這種情況下，設(shè)備要實時接收所有透傳數(shù)據(jù)，其接口需實時接收不同波特率、不同通信協(xié)議的數(shù)據(jù)。

目前常見的波特率自適應(yīng)方法是波特率窮舉法和最小電平寬度計算法。波特率窮舉法通過以不同速率發(fā)送特定字節(jié)方式反復(fù)嘗試通信波特率，過程中要求發(fā)送冗余的同步字節(jié)，降低了有效數(shù)據(jù)傳輸效率，實際應(yīng)用性不強。最小電平寬度計算法通過精確檢測最小電平寬度估算通信波特率，需要較大的緩存空間來捕獲最小電平，硬件資源要求高。

發(fā)明內(nèi)容

針對實際應(yīng)用需要及現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種實用性強、實現(xiàn)方法簡單有效的異步串口通信波特率自適應(yīng)方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種異步串口通信波特率自適應(yīng)的方法所采用的技術(shù)方案如下：

預(yù)設(shè)敏感字節(jié)，并設(shè)定串口波特率自適應(yīng)范圍；

初始化采樣模塊參數(shù)，檢測到異步串口出現(xiàn)通訊數(shù)據(jù)信號后，開始對接口上數(shù)據(jù)信號采樣；

完成一個字節(jié)采樣后分析采樣結(jié)果；

通過采樣結(jié)果判斷敏感字節(jié)采樣進度，調(diào)整采樣模塊參數(shù)并處理采樣數(shù)據(jù)；

采樣結(jié)果與敏感字節(jié)一致，結(jié)束采樣并確定波特率；

所述的預(yù)設(shè)敏感字節(jié)是選取串口上要傳輸數(shù)據(jù)的第一個字節(jié)作為判定依據(jù)，敏感字節(jié)數(shù)大于等于1，串口波特率自適應(yīng)范圍是符合異步串行通信協(xié)議規(guī)范的有限整數(shù)集合{B₁，B₂，…，B_n-1，B_n}，集合元素滿足為整數(shù)，異步串口通信的波特率是該有限整數(shù)集合中元素之一，選取集合元素作為當(dāng)前被測試波特率B。

所述的初始化采樣模塊參數(shù)是從串口波特率自適應(yīng)范圍內(nèi)選取最大值B_max，配置采樣頻率f，f取值是大于兩倍B_max的整倍數(shù)值；為避免下降沿邊緣毛刺信號，首次采樣在等待時間后進行。

所述的完成一個字節(jié)采樣后分析采樣結(jié)果是指以當(dāng)前被測試波特率B傳輸一個字節(jié)所需時間內(nèi)完成采樣，當(dāng)前被測試波特率B下所配置采樣頻率為f，并以為一組進行采樣分析，根據(jù)采樣定律判斷采樣電平高低。

所述的根據(jù)采樣結(jié)果判斷敏感字節(jié)采樣進度是指通過判斷采樣結(jié)果與預(yù)設(shè)敏感字節(jié)一致性來調(diào)整采樣進度；如果不一致，則從串口波特率自適應(yīng)范圍中依次選取比上一次被測試波特率B_n小的值B_n-1作為當(dāng)前被測試波特率B，采樣頻率調(diào)整為敏感字節(jié)長度為L，定時器的計時時間T調(diào)整為采樣模塊在時間后繼續(xù)進行采樣過程；處理采樣數(shù)據(jù)是指將上一次被測試波特率B_n的采樣數(shù)據(jù)按照間隔進行數(shù)據(jù)抽樣；如果一致，則當(dāng)前被測試的波特率B與串口波特率準(zhǔn)確匹配，完成異步串口通信波特率自適應(yīng)過程結(jié)束。