STC单片机自适应波特率串口的实现方法

STC单片机自适应波特率串口的实现方法STC单片机自适应波特率串口的实现方法通常有以下几种：

（1）协议商定通信开头时主机固定发送1个字符，从机以不同的波特率摸索接收，当接收到的数据与商定相同时，确定该波特率即是正确的通信波特率。

（2）协议商定通信开头时主机发送1串字符，从机以某固定波特率接收，然后通过软件分析接收到的数据，计算出接收数据与发送数据之间的倍数关系，从而确定正确的波特率。

（3）协议商定通信开头时主机固定发送1个字符，从机用单片机定时器检测RXD上的信号宽度，通过计算来确定主机的波特率。

以上3种方法，第一种由于需要多次摸索，效率很低；其次种计算量过大，不适合单片机处理；第三种方式单片机有现成的定时器资源，计算也相对简洁，所以优选这种。

要测量脉冲宽度，前提是单片机的时钟信号必需稳定。目前许多STC单片机可选外接晶振时钟或片内RC振荡时钟，片内RC振荡时钟省去了外部的晶振等元件，成本降低、电路板的体积也可以缩小，这对成本及体积敏感的应用很具优势。但选用片内RC振荡时，频率会有±15%左右的误差，频率的稳定性也比外接晶振要差，按理论计算值设置波特率参数，无法保证牢靠的通信，但按以上自适应波特率串口的第三种方法，每次通信前实测、计算、确定波特率常数，就可以实现稳定牢靠的通信，这样充分利用了STC单片机的优势。

1STC单片机的特点

标准51芯片由于定时器最高辨别率只有1μs,对于较高的通信波特率来说，测量精度不够，导致计算值不准，无法正常工作。STC系列单片机是在标准51单片机基础上进展起来的，它增加了许多有用的接口电路，扩大了时钟的频率范围，设计出了1T时钟的芯片，可以通过软件对系统时钟分频，并供应了片内RC振荡时钟，在目前51芯片的市场占有极大的份额。STC系列单片机采纳片内RC振荡时钟、自适应波特率串口通信技术，可以广泛地应用于分布式掌握、智能仪表、通信等行业。

2自适应工作原理

STC单片机采纳异步通信，UART工作于模式1（8位UART,波特率可变），用定时计数器2做波特率发生器，工作于模式2（8位自动重装模式），主从机按图1方式连接，从机自适应主机的波特率。

自适应过程由主机发送联络字符开头。为了使从机获得最大的测量脉宽，提高测量精度，由主机发送二进制“0”.如图2所示，二进制“0”由1位起始位，8位数据位（低位在先）及1位停止位构成，其中1位起始位和8位数据位全为0,所以低电平的宽度为9b.

从机查询RXD引脚的电平，检测到低电平后就启动定时器0开头计时，再检测到高电平就停止定时器0计时，依据定时器0的定时值就可以计算出主机的波特率。

当时钟分频寄存器CLK_DIV=0（不分频），特别功能寄存器AUXR=0xC0（T0用1T时钟），则：

而STC51系列单片机在UART模式1,时钟模式为1T时，其波特率公式为：

从机UART在模式1下，将式（4）或式（6）计算结果作为定时器1重装值，设定通信参数，通过串口回送应答信号给主机。主机如正确接收到从机回送的信号，就说明从机已完成波特率自适应，可以开头正常通信了。

3误差分析

为保证牢靠通信，要求通信双方的波特率相对误差小于2.5%.

在自适应波特率校准系统中，误差主要来自两个方面，一是定时器T0启动和停止滞后造成的误差ΔT0;二是波特率发生器T1本身固有的一个机器周期误差ΔT1=±1.由于STC51单片机采纳1T时钟定时，ΔT0误差只有标准51系列芯片的112,系统误差主要由ΔT1打算。

以STC12C5620为例，当采纳片内RC振荡，时钟频率通常在5.2~6.9MHz之间。当时钟频率为5.2MHz,SMOD=1时，UART时钟分别按12T,1T计算，见表1,表2.

表1、表2中加粗部分表示可以选用的波特率值，由表1、表2可知，只要编程时选择合适的时钟，在5.2MHz时钟频率下，波特率可以在300~115200b/s之间实现自适应，由T1取整带来的误差在0.5%以内。当系统时钟为6.9MHz时，用同样的方法计算，也可以证明波特率可以在300~115200b/s之间实现自适应，由T1取整带来的误差也在0.5%以内。由此可见，STC12C5620采纳片内RC振荡，可以在300~115200b/s之间完成波特率自适应，实现稳定牢靠的通信。

4软件流程与程序

主机软件流程图如图3所示，从机软件流程图如图4所示。

以下为C51波特率自适应程序：

5应用实例

采纳STC12C5620设计的重力检测开关，如图5所示。为降低成本、缩小体积，采纳了片内RC振荡，不设按键及显示。重力检测开关首次工作前需设定一些参数，并校准。由于没有键盘及显示，采纳和计算机联机设置、校准。本电路采纳了上述的自适应波特率工作方式，由PC机作主机，通过串口来初始化重力检测开关的各参数。

设置时，将重力检测开关与计算机之间用RS232线连接好，然后点击PC机软件界面上的“连接串口”按钮进行波特率自适应，当界面上状态栏提示“连接串口胜利！”时，表示波特率自适应工作正确完成，如图6所示，可以进行参数设置和校准操作。设置、校准后，重力检测开关就可脱机正常工作了。

经反复验证，该电路在300~115200