摘 要：串行數(shù)據(jù)通信是各種單片機(jī)多機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)和開發(fā)系統(tǒng)中不可或缺的功能，而如何實現(xiàn)通信雙方速率的匹配極為重要。文中提出了一種由從機(jī)自動適應(yīng)主機(jī)波特率的新方法，此法方便實用，握手時間快。此方法成功地應(yīng)用于SST89C54／58構(gòu)成的IAP編程系統(tǒng)中，同樣也適用于各種類型的單片機(jī)系統(tǒng)。<!--摘要CH(結(jié)束)←-->
<!--→關(guān)鍵CH(開始)--> 關(guān)鍵詞：串行通信；波特率；自適應(yīng)；SST89C54／58；IAP；
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在串行異步通信中，目前實現(xiàn)波特率自動檢測并適應(yīng)的設(shè)計思想有多種，可是他們或者需要額外的硬件支持，或者實現(xiàn)時方法繁雜且軟件開銷大。文章介紹了一種簡單可靠的用軟件實現(xiàn)波特率自動適應(yīng)的方法，并給出了仿真調(diào)試電路原理圖，給出了同步程序的詳細(xì)框圖。該方法提高了波特率解調(diào)的便捷性和兼容性。
1 仿真電路
SST89C54／58單片機(jī)是MCS-51系列單片機(jī)的派生產(chǎn)品，他們在指令系統(tǒng)、硬件結(jié)構(gòu)和片內(nèi)資源上與標(biāo)準(zhǔn)8052單片機(jī)完全兼容。實際上 SST公司的SST89C54／58是一款使用非常方便51系列單片機(jī)，如不考慮其看門狗定時器和內(nèi)部Flash程序存儲器，可以將其看成是一個可在線編程的標(biāo)準(zhǔn)8052單片機(jī)。圖1為實現(xiàn)串行通信仿真調(diào)試硬件原理圖，這是一個通用的串行通信接口電路，INT0腳用來啟動從機(jī)同步適應(yīng)。同步建立后的數(shù)據(jù)傳送過程中外部中斷0被禁止，而一批數(shù)據(jù)傳送完畢后進(jìn)入待機(jī)監(jiān)控狀態(tài)時則開 放外中斷。
2 波特率自適應(yīng)實現(xiàn)原理
2．1 波特率
對于8052單片機(jī)，串行通信用定時器1或定時器2作波特率發(fā)生器，波特率取決于他們的溢出率。當(dāng)串行口在工作方式1，3，用定時器1作波特率發(fā)生器時， 則波特率計算如下：
當(dāng)定時器1工作方式1時，n＝16，X為定時器1初值。
若用定時器2作波特率發(fā)生器時，則波特率計算公式如下：
其中：X為定時器2的初值。
2．2 波特率自適應(yīng)原理
主機(jī)端要求和從機(jī)建立通信時，先發(fā)送同步字符80H，從機(jī)根據(jù)此同步字符來計算當(dāng)前的通信速率，并設(shè)置此值為本從機(jī)的波特率，從而完成通信速率的自適應(yīng)。以串行通信方式1為例，他是一個10位的數(shù)據(jù)格式，如圖2所示。
所以，在發(fā)送同步字符80H時，在數(shù)據(jù)線上他所呈現(xiàn)的電平狀態(tài)如圖3所示。
從機(jī)通過檢測本機(jī)RXD引腳的信號，并利用定時器對RXD信號的低電平進(jìn)行寬度測量，其負(fù)脈寬時間TDOWN剛好是8位數(shù)據(jù)的寬度，這有利于波特率發(fā)生器初值的計算。采用定時器0方式1并置初值0對TDOWN進(jìn)行定時，可得計數(shù)值TH0，TL0，用XT來表示，設(shè)從機(jī)晶振為ff，則有
又設(shè)被測低電平（含起始位）數(shù)據(jù)位數(shù)為N（此處為8），則得主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)波特率baudm為：
由式（5）可看出，從機(jī)波特率發(fā)生器裝入初值與晶振無關(guān)，且當(dāng)N＝8時分母為28，此時后一項做除法運(yùn)算最為方便，分子右移8位即可，在程序運(yùn)算中只需丟棄分子的最后一個字節(jié)即可。
若使用定時器2作波特率發(fā)生器，則易得其初值應(yīng)為：
SST89C54／58單片機(jī)可以方便地實現(xiàn)IAP（InApplication Programming），通過IAP功能可以在應(yīng)用板上直接下載程序，不需任何編程器就可以完成單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)及單片機(jī)教學(xué)實驗。作者基于IAP模塊設(shè)計了一款專用的51單片機(jī)開發(fā)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，其成本不超過50元，為標(biāo)準(zhǔn)51，52系列單片機(jī)的開發(fā)與學(xué)習(xí)提供了一種便捷而廉價的手段和方法。
使用IAP功能可以對產(chǎn)品的軟件進(jìn)行在線升級，而不需要其他硬件�？梢赃@樣說，單片機(jī)系統(tǒng)只要有串行口，利用IAP功能通過串行口便可將PC機(jī)內(nèi)的產(chǎn)品升級軟件下載到產(chǎn)品中去，而實現(xiàn)產(chǎn)品軟件升級換代。甚至在遠(yuǎn)程通過Modem對產(chǎn)品進(jìn)行軟件升級，這也將是以后各種電子產(chǎn)品發(fā)展的必然趨勢。而在線升級離不開通信速率的自動適應(yīng)。
同步握手中斷處理程序流程圖如圖4所示。從機(jī)在待機(jī)監(jiān)控狀態(tài)時，開放外部中斷0，當(dāng)主機(jī)訪問從機(jī)時，先發(fā)送同步字節(jié)80H，再送FEH（也可為55H， AAH等），則當(dāng)80H發(fā)出時從機(jī)RXD腳出現(xiàn)負(fù)跳變，觸發(fā)外部中斷0，啟動定時器0對同步脈沖進(jìn)行測量，同時關(guān)閉外中斷0，并初始化串行口建立串行口數(shù)據(jù)接收，等待下一同步字節(jié)FEH，若同步成功則發(fā)應(yīng)答信號，否則進(jìn)入監(jiān)控程序繼續(xù)等待同步。所有數(shù)據(jù)收發(fā)完畢后再開放外中斷0，進(jìn)入監(jiān)控待機(jī)狀態(tài)。
4 結(jié) 語
在自制的SST89C5X系列單片機(jī)IAP仿真系統(tǒng)上對文中提出的方法反復(fù)進(jìn)行了測試，在從機(jī)主振為12 MHz條件下，從300～38 400 b／s范圍的各種常用波特率從機(jī)均很好地適應(yīng)。當(dāng)波特率低于120 b／s時，定時器0會產(chǎn)生溢出，若主機(jī)可能用到此波特率，可以用T0中斷計數(shù)對計數(shù)值進(jìn)行修正。若采用查詢RXD引腳電平的方式，則圖1可進(jìn)一步簡化，即可以不用外中斷0，這更能節(jié)約硬件資源。文中提出的方法可以很
方便地應(yīng)用于多機(jī)分布式控制系統(tǒng)中，也可以應(yīng)用于各種需要變波特率的場合。
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