痞子衡今天要分享的就是在 MCU 里实现自动波特率识别的程序设计:
程序主页:https://github.com/JayHeng/cortex-m-apps/tree/master/components/autobaud
一、串口(UART)自动波特率识别程序设计
1.1 函数接口定义
首先是设计自动波特率识别程序头文件:autobaud.h ,这个头文件里直接定义如下 3 个接口函数原型。涵盖必备的初始化流程 init()、deinit(),以及最核心的波特率识别功能 get_rate()。
//! @brief 初始化波特率识别
voidautobaud_init(void);
//! @brief 检测波特率识别是否已完成,并获取波特率值
boolautobaud_get_rate(uint32_t *rate);
//! @brief 关闭波特率识别
voidautobaud_deinit(void);
1.2 识别设计思想
关于识别,因为上位机数据是从 RXD 引脚过来的,所以在 MCU 里需要先将 RXD 引脚配置成普通数字输入 GPIO(这个引脚需要上拉,默认保持高电平),然后检测这个 GPIO 的电平跳变(一般用下降沿)并计时。
下图是典型的 UART 单字节传输时序,I/O 空闲状态是高电平,传输时总是由 1bit 低电平起始位开启,然后是从 LSB 到MSB 的8bit 数据位,校验位是可选项(我们暂不开启),最后由 1bit 高电平停止位结束,I/O 回归高电平空闲状态。
Note 1:检测下降沿跳变,是因为 I/O 空闲为高,起始位的存在保证了每 Byte 传输周期总是从下降沿开始。Note 2:起始位和停止位两个 bit 的存在还兼有波特率容错的功能,通信双方波特率在 3% 的误差内数据传输均可以正常进行。
虽然我们不需要约定上位机波特率,但是要想实现波特率自动识别,上位机初始传输的数据却必须要事先约定好(可理解为接头暗号),这涉及到 MCU 里检测电平跳变次数与相应计时计算。MCU识别完成后将暗号发回给上位机确认。
痞子衡设计的接头暗号是 0x5A, 0xA6 两个字节,两字节暗号相比单字节暗号容错性更好一些(以防 I/O 上有干扰,导致误识