UART 如何实现波特率自动检测原理介绍

为什么需要波特率自动检测机制

我们都知道，串口通讯是需要约定波特率才能够进行准确的通讯。
此时假设，你们公司开发了一个板子，有一个串口与外接设备进行通讯。因为你们公司开发的产品要提供给多个客户，而有些客户可能之前就有一个类似功能的产品，之所以现在用你们公司的产品，可能是基于安全，价格，稳定性等因素考虑。
现在，你规定自己板子上的串口波特率为115200，而你客户之前用的那个产品波特率是9600。你板子都要卖给客户，总不可能要求客户去该他们的波特率吧。好，你们公司为了保住这个订单，现在修改波特率为9600，然后安排人将程序重新烧录到产品中。
这个订单是保住了，现在又来了一个客户，他们也想要用你们的产品，不过他们的波特率是19200。没办法，客户是上帝，你们又得重新修改波特率，然后烧录。
人工成本也是钱呀，所以说，如果不提出一个好的解决办法，这家公司迟早会凉凉。
为了解决这个问题，我们可用用0x55/0xAA这两个特殊值进行处理。

波特率自动检测机制的原理

我们知道0x55/0xAA从二进制角度来看，就是变化的0和1。我们知道，0是低电平，1是高电平。而0x55/0xAA这两个特殊的值每次变化时候，他们的0和1都是1bit。因此，我们只需要计算出一个高电平或者一个低电平的持续时间，即可算出波特率。
例如，现在我们截取0x55/0xAA波形中的一小段如下。现在如果我想知道这里的波特率，只需要测量出图中所指示的低电平部分持续时间即可。
测量低电平持续时间也很简单，打开MCU的双边沿检测。对端设备串口发送0x55/0xAA，此时MCU检测到下降沿那么就打开定时器，当检测到上升沿那么就关闭定时器。最终将定时器中的值读取出来，即可算出波特率。

在这里插入图片描述

代码

如下为网上找到的一段波特率自适应的代码，我进行简单的分析。
这里就是让 GPIO10 作为 RX 输入，不过将该引脚设置为 UART 之前，先将该引脚设置为浮空输入，测试出对端设备的波特率，然后再将该引脚设置为 UART。
打开定时器，之后 CPU 轮询 GPIO10，检测 32 次该引脚的电平变化，找到最大的两次电平变化差值。然后再将该值进行 0.75% 的修正。最终返回算出来的波特率。
这个时候肯定会有人问，如果对端设备的波特率是 115200，但是我算出来的是115249 ，阁下如何应对呢？木有关系，首先 UART 是存在一个波特率误差容限的，而且你在设置一个非标准波特率时，芯片也会匹配到一个接近的标准波特率。因为波特率本身就是利用时钟产生的。

u32 USART1_Baud(void)
{u16 t1=0,t2,t=0; // 定时器寄存器为16位u32 b1,b2;u32 i;GPIO_Init(GPIOA, 10, GPIO_IN_FLOAT); // GPIOA.10浮空输入TIM_Open(Tim3); // 开TIM3的时钟TIM_Enable(TIM3); // 开启TIM3b1 = GPIO_Pin_Get(GPIOA,10); // 读GPIOA.10的电平for(i=0;i<32;) // 连续检测GPIO.10引脚32次电平变化{b2 = GPIO_Pin_Get(GPIOA,10); // 读GPIOA.10的新值if(b2 != b1) // 如果有电平变化{t2 = TIM3->COUNT; // 读定时器中的值b1 = b2; // 更新为新的引脚值if((t1 == 0)&&(t==0)) // 第一个电平变化{t1 = t2; // 记录第一个时刻点}else // 不是第一个电平变化{if(t == 0) // 第一段电平{t = t2-t1; // 记录第一段电平所用时间}else // 不是第一段电平{if((t2-t1)< t) // 保留电平段的最小值{t = t2-t1;}}t1 = t2; // 更新为新的时刻点}i++; // 电平变化数+1}}TIM_Close(Tim3); // 关闭TIM3的时钟return ((u32)t*403/400);// 修正波特率值(加上电平变化的斜率，大概为0.75%，经验值)
}