串口波特率自动检测的一种工程实现：分段特征值匹配

最近做的一个linux上的项目，串口需要对上位机的未知波特率自适应，在google了一通之后找到满多的资源，但是都不能满足项目的需要，最后借鉴前人的做法，终于解决了问题，这里把方法记录下来，和大家分享一下。

 

一、需求

      自动检测到上位机的典型波特率（1200，1800，2400，4800，9600，19200，38400，57600，115200）。

 

二、已知方法

      主要参考资料：

      1）http://www.iol.ie/~ecarroll/autobaud.html

      2）http://documentation.renesas.com/eng/products/region/rtas/mpumcu/apn/autobaud.pdf

      网上其它的资料基本上都不超出上面两篇文章的范畴，采用的方法也基本类似，假设本机初始波特率为9600，上位机发送回车符0x0D给本机，则可以归纳为：

      a)上位机波特率<=600，采用时间测量法；

      b)上位机波特率>=1200，采用特征值匹配法。

 

Baud  Bit pattern received at 9600 baud        Byte
19200  01011000011111111111                     0xF?

9600  0 1 0 1 1 0 0 0 0 1                      0x0D
4800  0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1  0xE6
2400  0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1  0x78
1800  0 0 0 0 0 x 1 1 1 1 x 0 0 0 0 0 1 1 1 1  0xE0
1800  0 0 0 0 0 x 1 1 1 1 x 0 0 0 0 0 1 1 1 1  0xF0
1200  0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0  0x80
  600  0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1  0x00
  300  0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0  0x00
  150  0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0  0x00
  110  0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0  0x00

 

      方法是简单易懂的，但是用于实际的工程项目中却并不一定实用。特别是前面提到的时间测量法，不同的机器，不一样的配置，时间值变化太大，估算起来太麻烦。相比较而言特征值匹配法中的特征值却比较稳定。但是特征值匹配法也有问题，在实际的操作中我发现，当上位机的波特率>=19200时，特征值也开始变得不那么稳定了，甚至有时候上位机给本机发送一个字符，本机根本接收不到的情况也时有发生。也就是说对于本机波特率为9600，上位机波特率>=19200的情况，特征值匹配法就会失效。

 

三、改进的方法

      针对现有方法中存在的问题，结合项目的需求，我们进行了改进。我们只使用特征值匹配的方法。但是，前面我们说了，本机波特率为9600时，当上位机的波特率>=19200时，特征值也开始变得不那么稳定了，甚至有时候上位机给本机发送一个字符，本机根本接收不到的情况也时有发生（如上位机波特率为115200时）。

      所以，我们将本机的初始波特率设定为115200，这样

 

Baud  Bit pattern received at 9600 baud        Byte
230400  01011000011111111111                     0xF?

115200  0 1 0 1 1 0 0 0 0 1                      0x0D
57600  0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1  0xE6
38400  0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0  0x1C
19200  0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1  0xE0
  9600  0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1  0x00
  4800  0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0  0x00
  2400  0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0  0x00

  1800  0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0  0x00
  1200  0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0  0x00

      对于上位机波特率<=9600的情况，我们不使用时间测量法，根据上表，可以看到，在这种情况下，特征值都为0x00，我们可以利用这一点进行二次检测。当我们初次检测发现特征值为0x00时，我们将本机的波特率调整设置为9600，再继续从上位机接收数据，结合最开始的表格来进行波特率的检测。这种情况下上位机需要向本机发送两个回车符0x0D。

      使用上面的方法优点为：

      1）由于我们只使用特征值匹配法，而本机特定波特率下的特征值是相对唯一的，相比较估算的时间测量法，检测出来的准确率高。

      2）我们可以将该方法扩展到任意范围的波特率检测中去，而不局限于这里所给出的范围，主要的思想就是这里的分段检测。

      缺点：

      1）主要是检测时需要上位机发送的字节增加了，一般来说，分段分得越多，需要上位机发送的字节也就越多。

 

四、结束语

      知识有限，如有不周之处请大家海涵。转载请留名。

      不知道有没有更好的方法，有的话大家分享一下啊。