MCU串口自動(dòng)識(shí)別波特率原理分析

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現(xiàn)在的單片機(jī)資源越來(lái)越豐富了，其中我們常用的串口也是內(nèi)部集成了多個(gè)，關(guān)鍵功能也越來(lái)越強(qiáng)了。 我們有些應(yīng)用可能會(huì)用到串口自動(dòng)識(shí)別波特率，今天就來(lái)講講MCU串口自動(dòng)識(shí)別波特率底層的常見(jiàn)的原理，以及MCU的案例。

自動(dòng)識(shí)別波特率常見(jiàn)原理

串口自動(dòng)識(shí)別波特率（Auto Baud Rate Detection，簡(jiǎn)稱(chēng)ABR）的底層原理主要基于串口通信中數(shù)據(jù)的傳輸特性和設(shè)備間的交互機(jī)制。以下是幾種常見(jiàn)的自動(dòng)波特率識(shí)別原理。

起始位和停止位檢測(cè)法：

原理：串口通信中，每個(gè)數(shù)據(jù)包的開(kāi)始都會(huì)有一個(gè)起始位（通常為0），結(jié)束有一個(gè)或多個(gè)停止位（通常為1）。通過(guò)檢測(cè)這兩個(gè)位的時(shí)間間隔，可以計(jì)算出波特率。

特定模式檢測(cè)法：

原理：發(fā)送設(shè)備發(fā)送一系列具有特定模式的字節(jié)（如固定的字節(jié)序列或模式），接收設(shè)備嘗試以不同的波特率接收并檢測(cè)這些模式。當(dāng)檢測(cè)到與發(fā)送模式匹配的數(shù)據(jù)時(shí)，即可確定當(dāng)前的波特率。

波特率掃描法：

原理：發(fā)送設(shè)備在初始化階段發(fā)送一個(gè)包含多個(gè)不同波特率的掃描命令。接收設(shè)備在接收到這些命令后，會(huì)自動(dòng)檢測(cè)并匹配最接近的波特率。

周期性信號(hào)檢測(cè)法： 原理：利用信號(hào)的周期性變化進(jìn)行波特率檢測(cè)。通過(guò)分析信號(hào)的頻率和周期性特征，可以推算出波特率。

MCU硬件串口自動(dòng)識(shí)別波特率

現(xiàn)在市面上很多新推出的MCU都有波特率自動(dòng)識(shí)別的功能，這里以瑞薩RA系列單片機(jī)為例，配合e2 studio給大家講講串口自動(dòng)識(shí)別波特率的配置，

1UART1配置

UART1的配置只需要按照應(yīng)用要求來(lái)做就可以，但必須留意所選的RXD腳必須跟IRQ是復(fù)用的，以便做軟件切換。由于是做波特率自適應(yīng)，屬性頁(yè)面中關(guān)于Baud的配置可以忽略。

2GPT配置

由于需要通過(guò)定時(shí)器來(lái)做start bit的時(shí)間間隔測(cè)量，可以選用GPT/AGT使用one-shot/Periodic模式并留足夠Period值余量來(lái)確保start bit在低速下不會(huì)溢出。

3P402管腳配置為IRQ4

將SCI1串口默認(rèn)的（RXD）P402管腳改為IRQ4，并添加中斷入口函數(shù)。

中斷入口函數(shù)里面首先判斷是否發(fā)生了下降沿觸發(fā)，然后啟動(dòng)定時(shí)器，等再次中斷進(jìn)入后，停止定時(shí)器，并取得定時(shí)器計(jì)數(shù)值，通過(guò)跟默認(rèn)已知的系統(tǒng)時(shí)鐘參數(shù)相除，就能得到確切的波特率數(shù)值。

4波特率計(jì)算和相關(guān)寄存器配置

取得波特率實(shí)際值后，通過(guò)硬件手冊(cè)上的相關(guān)的方程式就能夠反推出幾個(gè)控制波特率的寄存器的配置需要值 (brr, semr , cks等)，并將相關(guān)計(jì)算出的數(shù)值修改到FSP SCI1的全局變量結(jié)構(gòu)體內(nèi) (g_uart1_baud_setting)。

5修改P402管腳配置為UART-RXD

然后將P402管腳修改為UART功能，并啟動(dòng) UART_Open() 函數(shù)，設(shè)置波特率已配置標(biāo)志。

6這樣主函數(shù)就能夠直接通過(guò)已偵測(cè)到的波特率直接發(fā)送數(shù)據(jù)和開(kāi)始接收數(shù)據(jù)。

上述方法只需通過(guò)底層寄存器配置就能使簡(jiǎn)單快速做波特率偵測(cè)、計(jì)算和配置。通過(guò)這種方式，只要芯片系統(tǒng)時(shí)鐘符合范圍要求，任何非通用或者極高速/超低速的波特率也是能使實(shí)現(xiàn)偵測(cè)并配置使用。