串行通信波特率的一種自動檢測方法

　　串行通信是終端和主機之間的主要通信方式，通信波特率一般選擇1800、4800、9600和 19200等。終端的類型有很多種，其通信速率也有很多種選擇。主機怎樣確定終端的通信速率呢？本文給出了一種簡單、易行的方法：設定主機的接收波特率（以9600波特為例），終端發送一個特定的字符（以回車符為例），主機根據接收到的字符信息就可以確定終端的通信波特率。本文對這種方法予以詳述。

1　基本方法
　　回車符的ASCII值為0x0D。串行通信時附加一個起始位和終止位，位的傳輸順序一般是 先傳低位再傳高位。此時回車符的二進制表示方式為：

圖1　回車符的位序列

　　串行通信中一個二進制位的傳輸時間（記為T）取決于通信的波特率，9600波特時一個 二進制位的傳輸時間是19200波特時一個二進制位傳輸時間的兩倍，即：2*T₁₉₂₀₀=T ₉₆₀₀。因此，9600波特時一個位的傳輸時間，19200波特時可以傳輸兩個位。同樣地 ，9600波特傳輸兩個位的時間在4800波特時只能傳送一個位。主機設定接收波特率為9600， 終端只有也以9600波特發送的字符，主機才能正確地接收。發送波特率高于或低于9600都會 使主機接收到的字符發生錯誤。接收波特率為9600，終端以不同的波特率發送回車符時，主 機接收到的二進制序列如表1所示。
　　從表1中可以看出，除了19200和1800波特時兩種特例情況，其他情形的二進制序列都是 9600波特時二進制序列的變換。取前十個二進制位與9600波特時的二進制位相對應。忽略缺 少停止位‘1’引發的數據幀錯誤，把接收到的字符表示成字節方式（如表1的最右列所示） 。例如：在發送速率為1200波特，接收速率為9600波特時，主機得到的字節是0x80，而不 是正確的回車符0x0D。因為在不同的發送速率下（9600，4800，2400，1200）得到的字節 不同，所以通過接收字符的判定就可以確定發送波特率。
　　發送波特率為19200時，其發送速度正好是接收速度（9600波特）的兩倍，因此發送端 的兩個二進制位會被接收端看作一個。取決于不同的串行接口硬件，‘01’和‘10’這兩種 二進制位組合可能被認為是‘1’或者‘0’。幸運的是，只有0～4位存在這樣的歧義問題， 后面的位因為都是停止位，所以都是‘1’。因此，發送速率為19200波特時接收到的字符其高半個字節為0xF。低半個字節可能是多個值中的一個，但不會是0x0，因為0x0D中有相鄰 的兩個‘1’，這就會至少在低半個字節中產生一個‘1’。因此，整個字節的形式為0xF?， 且低半個字節不為0。

表1 　不同波特率下的二進制序列

　　發送速率為1800波特時，因為
　　T₁₈₀₀=T₉₆₀₀*16/3，
而16/3不是整數，接收端二進制位的狀態轉換時刻和9600波特不一一對應，引起在接收端 的一個位接收周期內有狀態發生變化的可能。表1中給出的第六個位（表示為x）就是這種情 況。因為x有可能被看作‘1’，也有可能被看作‘0’，所以發送速率為1800波特時接收到 的字節可能是0xE0或者0xF0。波特率為3600和7200時也有同樣的問題，也可以采用同樣的方 法，但不確定的位數會增加，需要檢測的字節種類也會更多。3600波特和7200波特的傳輸速 率幾乎不采用，因此這個問題并不嚴重。只要發送波特率在1200～19200之間，我們都可以 通過接收到的一個字符對此波特率進行唯一的判定。