STM32的串口自動識別波特率

最近有朋友問關(guān)于UART串口自動識別波特率的問題，今天就在這里寫點相關(guān)內(nèi)容。

1寫在前面

關(guān)于自動識別UART串口波特率的這個問題，相信有項目經(jīng)驗，或者認(rèn)真研究過串口的朋友都應(yīng)該多多少少知道一點自動識別的方法。

可能絕大部分知道的就是通過波特率一一匹配來實現(xiàn)，這種方法也是最常見，而且還比較有效的一種方法。

上面這種方法就是大家熟知的通過軟件來檢測波特率的方法，其實，還有一種方法就是通過硬件自身完成波特率來檢測。

針對STM32，在ST官方其實在應(yīng)用筆記和參考手冊文檔中都有提到。下面，我結(jié)合文檔簡單講下硬件自動波特率檢測的內(nèi)容。

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STM32硬件自動波特率檢測

ABR：Auto Baud Rate，自動波特率檢測使接收設(shè)備能夠接受來自各種以不同速率工作的發(fā)送設(shè)備的數(shù)據(jù)，無需事先建立數(shù)據(jù)速率。

1.ABR應(yīng)用地方

事先不知道系統(tǒng)的通信速度。

系統(tǒng)正在使用精確度相對較低的時鐘源且該機(jī)制允許在不測量時鐘偏差的情況下獲得正確的波特率。

2.支持ABR系列

在STM32中，支持硬件自動波特率檢測的只有部門系列才支持，之前出來比較早的系列不支持（如F1 F4），這后面推出來的系列都支持這個功能，包含最新才出來的STM32H7、G0系列都支持。

當(dāng)然，對于內(nèi)置ABR的STM32系列設(shè)備而言，并非所有實例化USART接口均支持自動波特率檢測。

3.自動波特率檢測模式

ABR是指接收設(shè)備通過檢查第一個字符（通常是預(yù)先選擇的標(biāo)志字符）確定傳入數(shù)據(jù)速率的過程。

STM32產(chǎn)品上的自動波特率檢測功能內(nèi)置的各種模式基于不同字符模式：

模式0：以“1”位為開頭的任意字符；

模式1：以10xx模式開頭的任何字符；

模式2：0x7F；

模式3：0x55；

提示：

A.在所有ABR模式下，都會在同步數(shù)據(jù)接收期間多次檢測波特率，并將每一次的檢測值與上一次的檢測值進(jìn)行比較。

B.在7位數(shù)據(jù)長度模式下，不支持0x7F和0x55幀檢測ABR模式。

4.代碼配置

相關(guān)代碼，官方提供有基于（標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫、HAL庫的）參考例程，比如F0標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫參考代碼：

static void AutoBauRate_StartBitMethod(void){ /* USART enable */ USART_Cmd(EVAL_COM1, ENABLE); /* Configure the AutoBaudRate method */ USART_AutoBaudRateConfig(EVAL_COM1, USART_AutoBaudRate_StartBit); /* Enable AutoBaudRate feature */ USART_AutoBaudRateCmd(EVAL_COM1, ENABLE); /* Wait until Receive enable acknowledge flag is set */ while(USART_GetFlagStatus(EVAL_COM1, USART_FLAG_REACK) == RESET) {} /* Wait until Transmit enable acknowledge flag is set */ while(USART_GetFlagStatus(EVAL_COM1, USART_FLAG_TEACK) == RESET) {} /* Loop until the end of Autobaudrate phase */ while(USART_GetFlagStatus(EVAL_COM1, USART_FLAG_ABRF) == RESET) {} /* If AutoBaudBate error occurred */ if (USART_GetFlagStatus(EVAL_COM1, USART_FLAG_ABRE) != RESET) { /* Turn on LED3 */ STM_EVAL_LEDOn(LED3); } else { /* Turn on LED2 */ STM_EVAL_LEDOn(LED2); /* Wait until RXNE flag is set */ while(USART_GetFlagStatus(EVAL_COM1, USART_FLAG_RXNE) == RESET) {} /* Wait until TXE flag is set */ while(USART_GetFlagStatus(EVAL_COM1, USART_FLAG_TXE) == RESET) {} /* Send received character */ USART_SendData(EVAL_COM1, USART_ReceiveData(EVAL_COM1)); /* clear the TE bit (if a transmission is on going or a data is in the TDR, it will be sent before efectivelly disabling the transmission) */ USART_DirectionModeCmd(EVAL_COM1, USART_Mode_Tx, DISABLE); /* Check the Transfer Complete Flag */ while (USART_GetFlagStatus(EVAL_COM1, USART_FLAG_TC) == RESET) {} } /* USART Disable */ USART_Cmd(EVAL_COM1, DISABLE);}

5.ABR誤差計算

由USART時鐘源（ fCK）決定通信速率范圍（尤其是最大通信速率）。接收器采用不同的用戶可配置過采樣技術(shù)，可區(qū)分有效輸入數(shù)據(jù)和噪聲，從而用于恢復(fù)數(shù)據(jù)。這可以在最大通信速率與抗噪聲/時鐘不準(zhǔn)確性之間實現(xiàn)平衡。

可通過編程USARTx_CR1寄存器中的OVER8位來選擇過采樣方法，可以是波特率時鐘的16倍或8倍。

USART時鐘源頻率必須與預(yù)期通信速率兼容：

? 16倍過采樣時，波特率介于fCK/65535與fCK/16之間。

? 8倍過采樣時，波特率介于fCK/65535與fCK/8之間。

波特率誤差取決于USART時鐘源、過采樣方法和ABR模式。

其中：

? 預(yù)期波特率取決于發(fā)送設(shè)備

? 實際波特率是USART接收器使用自動波特率檢測操作確定的波特率。

6.誤差

下圖來自官方測試數(shù)據(jù)，基于：fCK = 72 MHz時ABR的誤差計算，115200 bits/s預(yù)期波特率

從上圖可以看出：ABR模式2和3的精確度高于模式0和1；它們的波特率誤差值更低。

不過，由于預(yù)期波特率與實際波特率之間的誤差小于1%，因此所有模式的結(jié)果均正常。