单片机串行通信波特率的自适应方法

在串行异步通信中，目前实现波特率自动检测并适应的设计思想有多种，可是他们或者需要额外的硬件支持，或者实现时方法繁杂且软件开销大。文章介绍了一种简单可靠的用软件实现波特率自动适应的方法，并给出了仿真调试电路原理图，给出了同步程序的详细框图。该方法提高了波特率解调的便捷性和兼容性。

1　仿真电路

SST89C54／58单片机是MCS-51系列单片机的派生产品，他们在指令系统、硬件结构和片内资源上与标准8052单片机完全兼容。实际上 SST公司的SST89C54／58是一款使用非常方便51系列单片机，如不考虑其看门狗定时器和内部Flash程序存储器，可以将其看成是一个可在线编程的标准8052单片机。图1为实现串行通信仿真调试硬件原理图，这是一个通用的串行通信接口电路INT0脚用来启动从机同步适应。同步建立后的数据传送过程中外部中断0被禁止，而一批数据传送完毕后进入待机监控状态时则开 放外中断。

2　波特率自适应实现原理

2．1　波特率

对于8052单片机，串行通信用定时器1或定时器2作波特率发生器，波特率取决于他们的溢出率。当串行口在工作方式1，3，用定时器1作波特率发生器时， 则波特率计算如下：

当定时器1工作方式2时，n＝8，X为定时器1初值。

当定时器1工作方式1时，n＝16，X为定时器1初值。

若用定时器2作波特率发生器时，则波特率计算公式如下：

其中：X为定时器2的初值。

2．2　波特率自适应原理

主机端要求和从机建立通信时，先发送同步字符80H，从机根据此同步字符来计算当前的通信速率，并设置此值为本从机的波特率，从而完成通信速率的自适应。以串行通信方式1为例，他是一个10位的数据格式，如图2所示。

所以，在发送同步字符80H时，在数据线上他所呈现的电平状态如图3所示。

从机通过检测本机RXD引脚的信号，并利用定时器对RXD信号的低电平进行宽度测量，其负脉宽时间TDOWN刚好是8位数据的宽度，这有利于波特率发生器初值的计算。采用定时器0方式1并置初值0对TDOWN进行定时，可得计数值TH0，TL0，用XT来表示，设从机晶振为ff，[page]

比较式（3）和式（4），主机和从机波特率应设置相等，则可得从机波特率发生器T1的装入初值为：

由式（5）可看出，从机波特率发生器装入初值与晶振无关，且当N＝8时分母为28，此时后一项做除法运算最为方便，分子右移8位即可，在程序运算中只需丢弃分子的最后一个字节即可。

若使用定时器2作波特率发生器，则易得其初值应为：

3　波特率自适应法在IAP编程握手同步中的应用

SST89C54／58单片机可以方便地实现IAP（InApplication Programming），通过IAP功能可以在应用板上直接下载程序，不需任何编程器就可以完成单片机系统的开发及单片机教学实验。作者基于IAP模块设计了一款专用的51单片机开发学习系统，其成本不超过50元，为标准51，52系列单片机的开发与学习提供了一种便捷而廉价的手段和方法。

使用IAP功能可以对产品的软件进行在线升级，而不需要其他硬件。可以这样说，单片机系统只要有串行口，利用IAP功能通过串行口便可将PC机内的产品升级软件下载到产品中去，而实现产品软件升级换代。甚至在远程通过Modem对产品进行软件升级，这也将是以后各种电子产品发展的必然趋势。而在线升级离不开通信速率的自动适应。

同步握手中断处理程序流程图如图4所示。从机在待机监控状态时，开放外部中断 0，当主机访问从机时，先发送同步字节80H，再送FEH（也可为55H， AAH等），则当80H发出时从机RXD脚出现负跳变，触发外部中断0，启动定时器0对同步脉冲进行测量，同时关闭外中断0，并初始化串行口建立串行口数据接收，等待下一同步字节FEH，若同步成功则发应答信号，否则进入监控程序继续等待同步。所有数据收发完毕后再开放外中断0，进入监控待机状态。

4　结　语

在自制的SST89C5X系列单片机IAP仿真系统上对文中提出的方法反复进行了测试，在从机主振为12 MHz条件下，从300～38 400 b／s范围的各种常用波特率从机均很好地适应。当波特率低于120 b／s时，定时器0会产生溢出，若主机可能用到此波特率，可以用T0中断计数对计数值进行修正。若采用查询RXD引脚电平的方式，则图1可进一步简化，即可以不用外中断0，这更能节约硬件资源。文中提出的方法可以很

方便地应用于多机分布式控制系统中，也可以应用于各种需要变波特率的场合。