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STC单片机波特率自适应方法

发布时间:2020-07-21 18:40:04 阅读: 来源:酚醛A级保温板厂家

0 引言

串口RS 232是工业控制、仪器仪表、计算机外设常用的一种通信协议。串口通信的波特率一般都是选取标准系列值,并要求通信双方严格遵循相同的波特率,实际应用中,一台设备往往要与多种其他设备联络,为适应各种不同设备的通信速度,就要求该设备能适应不同的波特率,实现这种要求的常见方法有两种,一是增加波特率选择开关,二是设计能自动适应各种常见通信速度的串口。第一种方法增加了硬件,同时针对不同对象需要重新设置开关,在不清楚对方波特率的情况下还无法使用。第二种方法采用软硬件结合,通过检测、计算,自动选择正确的波特率,实际使用极其方便。

自适应波特率串口的实现方法通常有以下几种:

(1)协议约定通信开始时主机固定发送1 个字符,从机以不同的波特率试探接收,当接收到的数据与约定相同时,确定该波特率即是正确的通信波特率。

(2)协议约定通信开始时主机发送1 串字符,从机以某固定波特率接收,然后通过软件分析接收到的数据,计算出接收数据与发送数据之间的倍数关系,从而确定正确的波特率。

(3)协议约定通信开始时主机固定发送1 个字符,从机用单片机定时器检测RXD 上的信号宽度,通过计算来确定主机的波特率。

以上3 种方法,第一种由于需要多次试探,效率很低;第二种计算量过大,不适合单片机处理;第三种方式单片机有现成的定时器资源,计算也相对简单,所以优选这种。

要测量脉冲宽度,前提是单片机的时钟信号必须稳定。目前很多STC单片机可选外接晶振时钟或片内RC振荡时钟,片内RC振荡时钟省去了外部的晶振等元件,成本降低、电路板的体积也可以缩小,这对成本及体积敏感的应用很具优势。但选用片内RC振荡时,频率会有±15%左右的误差,频率的稳定性也比外接晶振要差,按理论计算值设置波特率参数,无法保证可靠的通信,但按以上自适应波特率串口的第三种方法,每次通信前实测、计算、确定波特率常数,就可以实现稳定可靠的通信,这样充分利用了STC单片机的优势。

1 STC 单片机的特点

标准51 芯片由于定时器最高分辨率只有1 μs,对于较高的通信波特率来说,测量精度不够,导致计算值不准,无法正常工作。STC系列单片机是在标准51单片机基础上发展起来的,它增加了很多实用的接口电路,扩大了时钟的频率范围,设计出了1T 时钟的芯片,可以通过软件对系统时钟分频,并提供了片内RC振荡时钟,在目前51芯片的市场占有极大的份额。STC系列单片机采用片内RC振荡时钟、自适应波特率串口通信技术,可以广泛地应用于分布式控制、智能仪表、通信等行业。

2 自适应工作原理

STC 单片机采用异步通信,UART 工作于模式1(8位UART,波特率可变),用定时计数器2做波特率发生器,工作于模式2(8位自动重装模式),主从机按图1方式连接,从机自适应主机的波特率。

自适应过程由主机发送联络字符开始。为了使从机获得最大的测量脉宽,提高测量精度,由主机发送二进制“0”.如图2所示,二进制“0”由1位起始位,8位数据位(低位在先)及1位停止位构成,其中1位起始位和8位数据位全为0,所以低电平的宽度为9 b.

从机查询RXD引脚的电平,检测到低电平后就启动定时器0开始计时,再检测到高电平就停止定时器0计时,根据定时器0的定时值就可以计算出主机的波特率。

当时钟分频寄存器CLK_DIV=0(不分频),特殊功能寄存器AUXR=0xC0(T0 用1T 时钟),则:

而STC51 系列单片机在UART 模式1,时钟模式为1T 时,其波特率公式为:

从机UART在模式1下,将式(4)或式(6)计算结果作为定时器1重装值,设定通信参数,通过串口回送应答信号给主机。主机如正确接收到从机回送的信号,就说明从机已完成波特率自适应,可以开始正常通信了。 51单片机相关文章:51单片机教程

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