數(shù)字異步通信中自動(dòng)波特率檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種“數(shù)字異步通信中自動(dòng)波特率檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)方法”，該技術(shù)可在事先不知道系統(tǒng)的通信速率情況下，根據(jù)接收到的一個(gè)字符檢測(cè)通信速率，并自動(dòng)設(shè)置brr寄存器的值。在檢測(cè)之前可通過寄存器中的ABRMOD[1:0]字段選擇自動(dòng)波特率檢測(cè)模式。根據(jù)不同的字符模式，存在四種檢測(cè)模式。在這些自動(dòng)波特率模式下，波特率在接收數(shù)據(jù)期間被多次測(cè)量，每次測(cè)量的結(jié)果都可被記錄，逐次修正提高精確度。該技術(shù)在數(shù)字通信領(lǐng)域有較為實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。數(shù)字通信領(lǐng)域有較為實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。數(shù)字通信領(lǐng)域有較為實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
數(shù)字異步通信中自動(dòng)波特率檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)方法


[0001]本專利技術(shù)涉及數(shù)字異步通信領(lǐng)域的波特率檢測(cè)技術(shù)，尤其適用于通用異步接收器中對(duì)未知通信速率的數(shù)據(jù)進(jìn)行波特率檢測(cè)。

技術(shù)介紹

[0002]在異步通信中，數(shù)據(jù)在串行傳輸過程中，兩個(gè)設(shè)備間的傳輸波特率需要保持相同才能保證傳輸?shù)恼＿M(jìn)行。在接收通信速率未知的數(shù)據(jù)時(shí)，需要得知對(duì)方傳輸數(shù)據(jù)的波特率。此時(shí)通常要對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行通信波特率檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)接收速率進(jìn)行調(diào)整。對(duì)于通信波特率的檢測(cè)，需要使用盡量少的數(shù)據(jù)幀，盡可能地提高檢測(cè)的精確度，并將檢測(cè)到的結(jié)果及時(shí)反饋。由于波特率未知，需要先設(shè)定一個(gè)初始brr值，但用此brr值產(chǎn)生的采樣脈沖暫時(shí)不可用，此時(shí)只可根據(jù)上升沿和下降沿判斷一個(gè)比特的開始與結(jié)束。由于起始位為低電平，因此對(duì)于首位非“0”的數(shù)據(jù)，第一個(gè)下降沿到第一個(gè)上升沿的寬度即為一比特時(shí)長。通常的自動(dòng)波特率檢測(cè)會(huì)將此計(jì)算得到的波特率作為之后的接收器波特率。本專利對(duì)自動(dòng)波特率檢測(cè)進(jìn)行了優(yōu)化，合理利用起始位和數(shù)據(jù)位的翻轉(zhuǎn)特點(diǎn)，提供多種檢測(cè)模式以提高精確度，同時(shí)能在一幀數(shù)據(jù)中多次對(duì)brr值進(jìn)行刷新，以提高檢測(cè)反饋效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0003]a)在進(jìn)行異步通信的過程中，針對(duì)通信速率未知的系統(tǒng)，需要對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)波特率檢測(cè)。通常通過對(duì)起始位的開始沿和結(jié)束沿進(jìn)行測(cè)量得到結(jié)果。本專利技術(shù)專利通過引入可選擇模式的自動(dòng)波特率檢測(cè)方法，提供四種檢測(cè)模式(模式0
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3)，充分利用不同類型數(shù)據(jù)的變換特點(diǎn)，可根據(jù)實(shí)際需求最大程度地提高波特率檢測(cè)的準(zhǔn)確性，以最快速度將檢測(cè)結(jié)果反饋到系統(tǒng)，通過仿真具有較理想的效果。
[0004]b)該項(xiàng)專利技術(shù)的原理框圖如圖1所示。包含對(duì)接收總線上上升沿和下降沿的檢測(cè)，時(shí)鐘周期數(shù)和數(shù)據(jù)傳輸比特?cái)?shù)計(jì)數(shù)器，由計(jì)數(shù)器到brr值的計(jì)算轉(zhuǎn)換邏輯模塊和采樣脈沖生成邏輯模塊。模式選擇將決定選取用于檢測(cè)的起始沿“邊沿1”和結(jié)束沿“邊沿N”，同時(shí)也將決定數(shù)據(jù)比特計(jì)數(shù)器abrbyte_cnt的目標(biāo)值。時(shí)鐘周期計(jì)數(shù)值將根據(jù)選定的“邊沿1”和“邊沿N”之間包含的比特?cái)?shù)選擇x1或x1/2或x1/8得到brr值，反饋給采樣脈沖生成邏輯模塊后，由采樣脈沖生成邏輯模塊對(duì)采樣脈沖做出及時(shí)調(diào)整。在選擇模式不同的情況下，用于檢測(cè)波特率的數(shù)據(jù)也不相同，其每一比特的翻轉(zhuǎn)特點(diǎn)與模式相匹配。不同模式下一幀數(shù)據(jù)中更新brr寄存器的次數(shù)也不相同，從1次到3次不等，更新次數(shù)越多的模式，其檢測(cè)的準(zhǔn)確度也相對(duì)較高。每一次更新brr后，該值會(huì)立刻生效，后續(xù)比特采樣將根據(jù)更新的值進(jìn)行。在用于檢測(cè)的數(shù)據(jù)幀接收完成后，自動(dòng)波特率檢測(cè)流程也隨之結(jié)束，brr將保持最后一次被更新的值，繼續(xù)用于后續(xù)正常數(shù)據(jù)的接收。
附圖說明
[0005]圖1：自動(dòng)波特率檢測(cè)原理框圖
[0006]圖2：不同模式自動(dòng)波特率檢測(cè)原理圖
[0007]圖3：不同模式自動(dòng)波特率檢測(cè)仿真結(jié)果圖
具體實(shí)施方式
[0008]圖1為本專利技術(shù)的原理框圖，包含邊沿檢測(cè)，時(shí)鐘周期計(jì)數(shù)器abr_cnt，數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)計(jì)數(shù)器abrbyte_cnt，計(jì)數(shù)器到brr值的轉(zhuǎn)換邏輯模塊等。根據(jù)模式選擇，在特定兩個(gè)沿之間對(duì)時(shí)鐘周期數(shù)和比特?cái)?shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，經(jīng)過計(jì)算得到brr值反饋給采樣脈沖生成邏輯模塊，采樣脈沖生成邏輯模塊及時(shí)根據(jù)brr值對(duì)采樣脈沖的生成進(jìn)行調(diào)整，并用于對(duì)總線數(shù)據(jù)的采樣。
[0009]采樣脈沖信號(hào)在UART等通信協(xié)議中應(yīng)用廣泛，定義通信波特率為通信時(shí)鐘頻率與brr的比值，即時(shí)鐘頻率固定時(shí)，通過修改brr的數(shù)值便可以調(diào)整通信波特率。在接收通信速率暫時(shí)未知的數(shù)據(jù)時(shí)，可通過接收一個(gè)具有特定格式的數(shù)據(jù)來進(jìn)行自動(dòng)波特率檢測(cè)，隨后根據(jù)檢測(cè)結(jié)果更改brr的值來匹配接收器采樣脈沖的生成速率。本專利技術(shù)對(duì)自動(dòng)波特率檢測(cè)提供了四種模式(模式0
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3)，使用不同模式自動(dòng)檢測(cè)得到的波特率精度略有差異。檢測(cè)前brr會(huì)有一個(gè)初始值，采樣脈沖可以通過brr的初始值生成，但在brr首次被更新前，該采樣脈沖都不會(huì)被使用。首次檢測(cè)時(shí)，無論哪種模式，特定沿選定后，中間不會(huì)有干擾沿出現(xiàn)，之間的比特?cái)?shù)也隨之確定，主要在選取的特定上升沿和下降沿之間計(jì)數(shù)期間的時(shí)鐘周期數(shù)，兩者結(jié)合可得到新的brr值進(jìn)行更新。非首次檢測(cè)時(shí)，brr已經(jīng)被更新過至少一次，產(chǎn)生的采樣脈沖相對(duì)準(zhǔn)確，可用其來對(duì)傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)選取的檢測(cè)區(qū)間長度增大后，起始沿和結(jié)束沿中間可能會(huì)出現(xiàn)和結(jié)束沿同類的沿，利用數(shù)據(jù)比特計(jì)數(shù)器可得知當(dāng)前傳輸?shù)帽忍財(cái)?shù)，防止誤判斷。
[0010]如圖2所示，1)模式0：用于首位是“1”的字符，此模式下，起始位開始時(shí)會(huì)有一個(gè)下降沿，結(jié)束時(shí)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)上升沿，測(cè)量下降沿到上升沿的間隔，即測(cè)量起始位的持續(xù)時(shí)間即可，brr寄存器的值會(huì)在起始位結(jié)束時(shí)更新。2)模式1：用于以“10xx”開頭的字符，起始位開始時(shí)會(huì)有一個(gè)下降沿，數(shù)據(jù)位首位的“1”結(jié)束切換到“0”時(shí)又會(huì)出現(xiàn)一個(gè)下降沿，測(cè)量下降沿到下降沿的間隔，即測(cè)量起始位和首個(gè)數(shù)據(jù)位的持續(xù)時(shí)間，即可在首位數(shù)據(jù)位結(jié)束后更新brr的值。3)模式2：此模式下，LSB優(yōu)先時(shí)接收“0x7F”，MSB優(yōu)先時(shí)接收“0xFE”。在起始位結(jié)束時(shí)，利用起始位的開始下降沿和結(jié)束上升沿先計(jì)算出一個(gè)波特率對(duì)應(yīng)的brr值BR，并進(jìn)行更新，隨后在接收全為“1”的Bit0
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Bit6時(shí)使用BR值采樣，待Bit6結(jié)束時(shí)再次出現(xiàn)下降沿，利用起始位開始時(shí)的下降沿和此處的下降沿計(jì)算出BR6作為新的brr值進(jìn)行更新，后續(xù)使用BR6進(jìn)行接收。4)模式3：此模式下，LSB優(yōu)先時(shí)接收“0x55”，MSB優(yōu)先時(shí)接收“0xAA”。同模式2，在起始位結(jié)束時(shí)，brr值會(huì)進(jìn)行第一次更新，變?yōu)锽R，同模式1，在Bit0結(jié)束時(shí)brr會(huì)進(jìn)行第二次更新，變?yōu)锽R0，最后在Bit6結(jié)束時(shí)，根據(jù)起始位開始時(shí)的下降沿和Bit6結(jié)束的下降沿得到BR6并更新。期間Bit0采樣使用BR，Bit1
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Bit6的采樣使用BR0，Bit6之后使用BR6進(jìn)行采樣。在模式3下，自動(dòng)波特率完成后，還會(huì)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行另外的檢查。如果接收到的數(shù)據(jù)不是“0x55”(LSB優(yōu)先)，或“0xAA”(MSB優(yōu)先)，則產(chǎn)生錯(cuò)誤，錯(cuò)誤標(biāo)志ABRE位置1。
[0011]如圖3所示，在UART通信過程中進(jìn)行了四種模式的自動(dòng)波特率檢測(cè)仿真。在自動(dòng)波特率檢測(cè)開始前，設(shè)置brr值為598，隨后開始接收每種模式對(duì)應(yīng)格式的字符。仿真結(jié)果顯示brr的值會(huì)在對(duì)應(yīng)的沿后更新，且在存在多次更新的模式中，每次得到的brr值有較小差別。由此可見，提高檢測(cè)區(qū)間能夠有效提高波特率的檢測(cè)精確度。
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【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.數(shù)字異步通信系統(tǒng)中自動(dòng)波特率檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包含時(shí)鐘周期計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)計(jì)數(shù)器BBR值計(jì)算轉(zhuǎn)換邏輯模塊、BBR寄存器、采樣脈沖生成邏輯模塊，可實(shí)時(shí)檢測(cè)接收數(shù)據(jù)的波特率，并更新相應(yīng)寄存器來更新采樣脈沖，共分四種檢測(cè)模式，其中第2
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4種模式需要多次更新brr寄存器，所述生成方法包括：1)檢測(cè)模式只更新一次brr值時(shí)，從起始位開始沿到相應(yīng)結(jié)束沿，進(jìn)行時(shí)鐘周期計(jì)數(shù)和比特?cái)?shù)計(jì)數(shù)，計(jì)算得brr值后立即更新采樣脈沖；2)檢測(cè)模式需要多次更新brr值時(shí)，首次獲...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李捷，周健愷，宋馮，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海華虹集成電路有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：