CN102904766B

CN102904766B - 串行通信波特率识别方法、装置及监控设备

Info

Publication number: CN102904766B
Application number: CN201110211789.1A
Authority: CN
Inventors: 罗玮杰; 胡正文; 孔亚军
Original assignee: Shenzhen Infinova Ltd
Current assignee: Shenzhen Infinova Ltd
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2017-05-17
Anticipated expiration: 2031-07-27
Also published as: CN102904766A

Abstract

本发明适用于通信技术领域，提供了一种串行通信波特率识别方法、装置及监控设备，所述方法包括：对接收到的高低电平脉冲信号宽度各进行预设次数的采集；对获取到的采集后的数据进行最小化处理，获取最小化处理后数据的最大公约数；根据预设的最大公约数与波特率间的对应关系，获取与该最大公约数对应的第一波特率；重新执行前两个步骤，根据预设的最大公约数与波特率之间的对应关系，获取第二波特率；当该第一波特率与该第二波特率不相同，且该第二波特率获取的次数小于预设的波特率获取次数时，将该第一波特率更新为该第二波特率，并返回执行第四个步骤，直至第一波特率与获取的第二波特率相同，从而提高了波特率识别方法的灵活性与通用性。

Description

串行通信波特率识别方法、装置及监控设备

技术领域

本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种串行通信波特率识别方法、装置及监控设备。

背景技术

在安防监控领域，对监控设备的控制主要是通过串行RS485或者RS422实现的，这就涉及到了波特率的设置问题。由于串行通信的数据是按位顺序传输的，因此各个数据位之间需要严格的定时，才能保证正确的通信，只有在通信双方波特率相同时，才能实现数据的正确传输与接收。例如，在前端监控设备(从机)，如快球、云台内部都有专门的用于设置前端监控设备的波特率的硬件拨码，通过拨码开关来选择不同的波特率，比如快球、云台内部的波特率设置为2400，而主机也要设置波特率为2400才能实现对前端设备的控制。然而，波特率的更改问题也随之而来，前端设备，也即从机安装在各种不同环境中，改变波特率相当麻烦，尤其是安装在很高且极难拆装的位置比如体育场馆的屋顶，在诸如此类的环境下改变波特率意味着用户要付出极大的人力物力成本，为了解决这一问题，产生了波特率自适应技术，而波特率自适应技术的前提是要求从机能识别主机发送的数据所采用的波特率，并将其自身的波特率设置为主机的波特率，从而实现主机对从机的监控。

传统的从机识别主机发送的数据所采用的波特率的方法主要有以下两种：

1、码元宽度实时检测法。该方法要求主机按照约定发送某一数据，从机通过MCU的定时器测量RXD引脚上输入数据的码元宽度，而后计算出待测***通信的波特率。该方法目前应用比较广泛，但是应用在监控领域不现实，因为不可能要求用户每次控制前都发一个固定的数据。

2、标准波特率穷举法。标准波特率穷举法适用于主机侧的波特率必须在有限的几个固定数值之间变化，如2400～19200之间的标准值，通信程序启动后，MCU逐个尝试以不同的波特率接收主机发出的特定字符，直到能正确接收为止，因此，该方法的运用有一定的局限性。

因此，由于现有波特率识别方法对串行通信设备发送的数据要求较高，导致波特率识别的灵活性以及通用性较低的问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种串行通信波特率识别方法、装置及监控设备，旨在解决由于现有波特率识别方法对串行通信设备发送的数据要求较高，导致波特率识别的灵活性以及通用性较低的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种串行通信波特率识别方法，所述方法包括下述步骤：

步骤1：对接收到的高低电平脉冲信号宽度各进行预设次数的采集，获取采集后的数据；

步骤2：对所述数据进行最小化处理，获取最小化处理后的数据的最大公约数；

步骤3：根据预设的最大公约数与波特率之间的对应关系，获取与所述最大公约数对应的第一波特率；

步骤4：重新执行步骤1、步骤2，并根据预设的最大公约数与波特率之间的对应关系，获取与所述最大公约数对应的第二波特率；

步骤5：判断所述第一波特率与所述第二波特率是否相同，是，则所述第二波特率为有效波特率，否则，当判定所述第二波特率获取的次数小于预设的波特率获取次数时，将所述第一波特率更新为所述第二波特率，并转至执行步骤4。

本发明实施例的另一目的在于提供一种串行通信波特率识别装置，所述装置包括采集单元、数据处理单元、第一波特率获取单元、第二波特率获取单元、识别判定单元以及波特率更新单元，其中：

采集单元，用于对接收到的高低电平脉冲信号宽度各进行预设次数的采集，获取采集后的数据；

数据处理单元，用于对采集单元输出的数据进行最小化处理，获取最小化处理后的数据的最大公约数；

第一波特率获取单元，用于根据预设的最大公约数与波特率之间的对应关系，获取与数据处理单元输出的最大公约数对应的第一波特率；

第二波特率获取单元，用于触发所述采集单元以及所述数据处理单元，根据预设的最大公约数与波特率之间的对应关系，获取与数据处理单元输出的最大公约数对应的第二波特率；

识别判定单元，用于当所述第一波特率获取单元输出的第一波特率与所述第二波特率获取单元输出的第二波特率相同时，判定所述第二波特率为有效波特率；以及

波特率更新单元，用于当所述第一波特率获取单元输出的第一波特率与所述第二波特率获取单元输出的第二波特率不相同时，且判定所述第二波特率获取的次数小于预设的波特率获取次数时，将所述第一波特率更新为所述第二波特率，触发所述第二波特率获取单元。

本发明实施例的另一目的在于提供一种包括上述串行通信波特率识别装置的监控设备。

本发明实施例通过该串行通信波特率识别方法的步骤1：对接收到的高低电平脉冲信号宽度各进行预设次数的采集，获取采集后的数据；步骤2：对该数据进行最小化处理后，获取最小化处理后的数据的最大公约数；步骤3：根据预设的最大公约数与波特率之间的对应关系，获取与该最大公约数对应的第一波特率；步骤4：重新执行步骤1、步骤2，并根据预设的最大公约数与波特率之间的对应关系，获取与所述最大公约数对应的第二波特率；步骤5：判断该第一波特率与该第二波特率是否相同，是，则该第二波特率为有效波特率，否则，当判定该第二波特率获取的次数小于预设的波特率获取次数时，将该第一波特率更新为第二波特率，转至执行步骤4，解决了由于现有波特率识别方法对串行通信设备发送的数据要求较高，导致波特率识别的灵活性以及通用性较低的问题，从而摆脱了对发送数据的限制，提高了波特率识别方法的灵活性与通用性。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的串行通信波特率识别方法的实现流程图；

图2是本发明第二实施例提供的串行通信波特率识别装置的结构图；

图3是本发明第二实施例提供的串行通信波特率识别装置中数据处理单元的具体结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例通过对接收到的高低电平脉冲信号宽度各进行预设次数的采集，对获取的采集后的数据进行最小化处理，获取该最小化处理后的数据的最大公约数，根据预设的最大公约数与波特率之间的对应关系，获取与该最大公约数对应的第一波特率，在该第一波特率获取之后，重复信号采集以及最大公约数获取的步骤，获取与该最大公约数对应的第二波特率，判断该第一波特率与该第二波特率是否相同，是，则该第二波特率为有效波特率，否则，当判定所述第二波特率获取的次数小于预设的波特率获取次数时，将该第一波特率更新为该第二波特率，返回执行获取第二波特率的步骤，直至该第一波特率与该第二波特率相同，使得波特率识别方法的灵活性与通用性得到较大提高。

本发明实施例提供了一种串行通信波特率识别方法，所述方法包括下述步骤：

本发明实施例还提供了一种串行通信波特率识别装置，所述装置包括采集单元、数据处理单元、第一波特率获取单元、第二波特率获取单元、识别判定单元以及波特率更新单元，其中：

波特率更新单元，用于当所述第一波特率获取单元输出的第一波特率与所述第二波特率获取单元输出的第二波特率不相同，且判定所述第二波特率获取的次数小于预设的波特率获取次数时，将所述第一波特率更新为所述第二波特率，触发所述第二波特率获取单元。

本发明实施例还提供了一种包括上述串行通信波特率识别装置的监控设备。

本发明实施例通过步骤1：对接收到的高低电平脉冲信号宽度各进行预设次数的采集，获取采集后的数据；步骤2：对该数据进行最小化处理后，获取最小化处理后的数据的最大公约数；步骤3：根据预设的最大公约数与波特率之间的对应关系，获取与该最大公约数对应的第一波特率；步骤4：重新执行步骤1、步骤2，并根据预设的最大公约数与波特率之间的对应关系，获取与所述最大公约数对应的第二波特率；步骤5：判断该第一波特率与该第二波特率是否相同，是，则该第二波特率为有效波特率，否则，当判定所述第二波特率获取的次数小于预设的波特率获取次数时，将该第一波特率更新为第二波特率，并转至执行步骤4，从而解决了波特率识别的灵活性以及通用性较低的问题，提高了波特率识别方法的灵活性与通用性。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：

实施例一：

在串行通信技术领域，串行通信数据格式如下：1位起始位、8位数据位、1位停止位、无奇偶校验位。其中起始位始终为0，停止位始终为1，8位数据位的电平高低由传输的数据决定。要测得数据的波特率，只要得到每位数据的传输时间即可，即每bit数据的位宽。例如，脉冲宽度通过FPGA计数实现，当使用晶振为48M HZ，数据波特率为2400、4800、9600、19200、38400Baud时，对应每bit传输时间约为26us～417us，对应每bit宽度计数为20000、10000、5000、2500、1250等。理论上不管波特率为多少，所收集的脉冲宽度都是1250的整数倍。

图1示出了本发明第一实施例提供的串行通信波特率识别方法的实现流程，详述如下：

在步骤S101中，对接收到的高低电平脉冲信号宽度各进行预设次数的采集，获取采集后的数据。

其中，该高低电平脉冲信号可以为来自于485芯片发送的脉冲信号，脉冲信号宽度通过位于从机的FPGA、单片机等计数实现，在对高电平脉冲或者低电平脉冲信号宽度进行采集时，假设1bit的位宽为t，则采集到的脉冲宽度也即采集的脉冲所持续的时间，为m×t，其中1≤m≤9，因为高脉冲的位数从仅只有停止位的1位位宽到所有数据位都为1的9位宽度，极限情况是数据位全部为1高脉冲的m最多有9种情况，同理低脉冲的m最大也为9，从而决定m最大为9。由于485通信协议中起始位始终为0，停止位始终为1，也即该信号的数据位数始终为9位低电平或者高电平，当对高电平或者低电平脉冲信号进行采集时，至少采集9次，也即该预设次数为不少于9次，但考虑到次数大于9的情况时，采集的脉冲数据会出现重复现象，因此一般采集次数取9。

在本发明实施例中，在步骤S101之前，该串行通信波特率的识别方法还包括：

接收来自MCU的请求信息，判断该请求信息是否为波特率识别获取请求，当该请求信息为波特率识别获取请求时，执行步骤S101，否则不执行。

具体地，从机在自检完成后，例如，球形摄像机自检，从机中的MCU会通过串口发给从机中的FPGA请求信息，该请求信息可以为波特率识别获取或者风扇转速、报警信息等扩展功能信息获取请求，FPGA判断该请求信息是否为波特率识别获取请求，是，则FPGA对RS485发送的控制信号所采用的波特率进行识别获取，否则，不进行波特率识别获取。

在步骤S102中，对该数据进行最小化处理后，获取最小化处理后的数据的最大公约数。

该步骤S102具体为：

将该数据除以预设的除数，获取对应的商与余数；

当该余数在预设的范围内时，将该余数对应的商加1，否则商不变，获取处理后的商的最大公约数。

在具体实施过程中，因为脉宽计数的值都比较大，也即获取的该数据比较大，比较耗费FPGA资源，所以需要对该数据进行最小化处理，方便后续获取最大公约数的计算，且由于脉冲宽度通过FPGA、单片机等计数实现，当使用晶振为48M HZ时，对应每bit宽度计数为20000、10000、5000、2500、1250等，则选择预设的除数为1250的整数倍，例如统一除以1250，最大脉宽为180000时，得到的商的最大值为144，从而对获取的该数据进行了最小化处理。进一步地，结合实际情况，最宽脉宽理论值为180000，即在波特率2400的情况下，数据为00，起始位为0，低脉冲共9位，每位宽度计数为20000的情况下，脉宽固定在180000；或者数据为FF，停止位为1，高脉冲共9位，加上byte与byte之间的时间间隔，所以当计数值超过180000时，如考虑误差，当计数值超过180050时，即可将所得数据强制改为180000，避免更大数据的计算。

另外，由于使用FPGA的计数频率高达48MHz，计数是非常精确的，大部分的数据都不是1250的整数倍，所以对数据求商、求余数这一步也是至关重要的一个步骤，不可省略，例如在将该数据除以1250以后，获取每一个数据对应的商与余数，当该余数在预设的范围内时，例如，为本发明实施例最优的预设的范围[625 1250)时，将该余数对应的商加1，否则，商不变，获取处理后的商的最大公约数。

在具体的求最大公约数过程中，可以对获取的所有商直接求最大公约数，也可以将该处理后的商进行大小排序，相同的数值仅保留一个，组成一个数组，由于只对高电平以及低电平脉冲信号宽度进行采集，而采集的数据会有重复，则该数组的长度最多为9，对该数组里面的数据求最大公约数，设为g，则g×1250即为所采集的高电平以及低电平所持续的时间或者为脉冲宽度中的最窄脉宽，该脉宽为1bit脉宽的整数倍。

在步骤S103中，根据预设的最大公约数与波特率之间的对应关系，获取与该最小化处理后的数据的最大公约数对应的第一波特率。

其中，该预设的最大公约数与波特率之间的对应关系，如下表一但不限于表一所示关系，该表一为预设的除数为1250，1bit位宽的情况：

最大公约数	波特率(Baud)	脉冲宽度(bit)
			1	38400	1250
2	19200	2500
			4	9600	5000
8	4800	10000
			16	2400	20000

表一

在步骤S104中，对接收到的高低电平脉冲信号宽度各进行预设次数的采集，获取采集后的数据。

在步骤S105中，对该数据进行最小化处理，获取最小化处理后的数据的最大公约数。

在步骤S106中，并根据预设的最大公约数与波特率之间的对应关系，获取与该最大公约数对应的第二波特率。

在步骤S107中，判断该第一波特率与该第二波特率是否相同，是，则执行步骤S108，该第二波特率为有效波特率；否，则执行步骤S109。

当该第一波特率与该第二波特率相同时，则认为该第二波特率为有效波特率，并将该波特率输出至MCU，此时，MCU将自身波特率设置为获取的有效波特率，也即主机侧的波特率，并停止发送波特率识别获取请求，从而完成了根据MCU的波特率识别获取请求，获取主机侧的波特率，进而实现主机与从机的串行通信的目的。

在步骤S109中，判断该第二波特率获取的次数是否大于预设的波特率获取次数，否，则执行步骤S110，退出该波特率识别步骤，是，则执行步骤S111。

在步骤S111中，将该第一波特率更新为该第二波特率，并转至执行步骤S104。

其中，该预设的波特率获取次数为防止出现死循环，根据用户设定，实际波特率获取过程中，一般不会出现这种情况，另外，当在判断该第二波特率获取的次数大于预设的波特率获取次数时，退出该波特率识别步骤，可以输出提示信息至主机侧，例如“波特率无法识别！”等提示信息，以提醒用户。

在本发明实施例中，该串行通信波特率识别方法解决了现有从机在识别主机发送的数据所采用的波特率时，对串行通信设备发送的数据要求较高，导致波特率识别的灵活性以及通用性较低的问题，从而能实时采集高低脉冲信号，且在识别波特率过程中，采用更为实用、也更为灵活的最大公约数法，摆脱了现有波特率识别方法对发送数据的限制，实现了对波特率识别的灵活性以及通用性的提高，具有较强的自适应性，以及保证了识别获取的波特率的有效性。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

实施例二：

图2示出了本发明第二实施例提供的串行通信波特率识别装置的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

该串行通信波特率识别装置可以用于监控设备，或者具有波特率识别功能的其他安防监控设备，例如高速球形摄像机等中，可以是运行于这些监控设备内的软件单元，也可以作为独立的挂件集成到这些监控设备中或者运行于这些监控设备的应用***中，该串行通信波特率识别装置包括采集单元21、数据处理单元22、第一波特率获取单元23、第二波特率获取单元24、识别判定单元25以及波特率更新单元26，其中：

采集单元21，用于对接收到的高低电平脉冲信号宽度各进行预设次数的采集，获取采集后的数据。

其中，该高低电平脉冲信号可以为来自于485芯片发送的脉冲信号，脉冲信号宽度通过FPGA、单片机等计数实现，该预设次数为不少于9次。

数据处理单元22，用于对采集单元21输出的数据进行最小化处理后，获取最小化处理后的数据的最大公约数。

该数据处理单元22具体结构包括最小化处理单元221以及最大公约数获取单元222，如图3所示，其中：

最小化处理单元221，用于将该数据除以预设的除数，获取对应的商与余数；以及

最大公约数获取单元222，用于当该余数在预设的范围内时，将该余数对应的商加1，否则商不变，获取处理后的商的最大公约数。

其中，该预设的除数为1250的整数倍，例如，选择该除数1250，此时该该余数的范围为0～1249，则，选择该范围中的任意数值作为该预设的范围的分界点，结合具体实验情况，选择该预设的范围为[625 1250)时，波特率获取结果的容错率最高，且由于最大脉宽为180000，则得到的商的最大值为144。

第一波特率获取单元23，用于根据预设的最大公约数与波特率之间的对应关系，获取与数据处理单元22输出的最大公约数对应的第一波特率。

该预设的最大公约数与波特率之间的对应关系根据预设的除数设定，若该预设的除数为1250，则对应关系如上表一所示。

第二波特率获取单元24，用于触发该采集单元21以及该数据处理单元22，根据预设的最大公约数与波特率之间的对应关系，获取与数据处理单元输出的最大公约数对应的第二波特率。

识别判定单元25，用于当该第一波特率获取单元23输出的第一波特率与该第二波特率获取单元24输出的第二波特率相同时，判定该第二波特率为有效波特率。

其中，当该第一波特率与该第二波特率相同时，则认为该第二波特率为有效波特率，并将该波特率输出至MCU，此时，MCU将自身波特率设置为获取的有效波特率，也即主机侧的波特率，并停止发送波特率识别获取请求，从而完成了根据MCU的波特率识别获取请求，获取主机侧的波特率，进而实现主机与从机的串行通信的目的。

波特率更新单元26，用于当该第一波特率获取单元23输出的第一波特率与该第二波特率获取单元24输出的第二波特率不相同，且判定该第二波特率获取的次数小于预设的波特率获取次数时，将该第一波特率更新为该第二波特率，触发该第二波特率获取单元24。

其中，该预设的波特率获取次数为防止出现死循环，根据用户设定，当在判断该第二波特率获取的次数大于预设的波特率获取次数时，退出该波特率识别步骤，可以输出提示信息至主机侧，例如“波特率无法识别！”等提示信息，以提醒用户。

该串行通信波特率识别装置还包括：

请求判断单元，用于接收来自MCU的请求信息，当判断该请求信息为波特率识别获取请求时，触发采集单元21；否则，不触发该采集单元21。

具体地，本发明实施例可以将该采集单元21、数据处理单元22、第一波特率获取单元23、第二波特率获取单元24、识别判定单元25、波特率更新单元26以及请求判断单元集成在FPGA或者单片机中，且为满足监控实时操控的需求，采用比单片机速度更快、拥有并行处理能力的FPGA来实现波特率的判断，更可以大大减少了控制响应时间，保证了操控的流畅性。

在具体实施过程中，FPGA和MCU位于从机中，且使用串口RX和TX来转发485芯片数据，FPGA会不断检测485芯片发出的脉冲数据；使用串口RX2和TX2传递波特率信息或者有其它扩展功能信息，例如，传递报警信息和风扇转速，温度等信息，在球机或者从机自检完成后，使用串口TX2判断接收MCU发出的请求是否为波特率识别获取请求，是，则在内部用该波特率识别装置测出所收数据的波特率，并通过串口RX2将波特率信息传给MCU，否则，不需要识别波特率。

本发明实施例提供了一种串行通信波特率识别方法，通过该方法的步骤1：对接收到的高低电平脉冲信号宽度各进行预设次数的采集，获取采集后的数据；步骤2：对该数据进行最小化处理后，获取最小化处理后的数据的最大公约数；步骤3：根据预设的最大公约数与波特率之间的对应关系，获取与该最大公约数对应的第一波特率；步骤4：重新执行步骤1、步骤2，并根据预设的最大公约数与波特率之间的对应关系，获取与所述最大公约数对应的第二波特率；步骤5：判断该第一波特率与该第二波特率是否相同，是，则该第二波特率为有效波特率，否则，当判定该第二波特率获取的次数小于预设的波特率获取次数时，将该第一波特率更新为第二波特率，并转至执行步骤4，解决了由于现有波特率识别方法对串行通信设备发送的数据要求较高，导致波特率识别的灵活性以及通用性较低的问题，从而提高了波特率识别方法的灵活性与通用性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种串行通信波特率识别方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤1之前，所述方法还包括：

接收来自MCU的请求信息，当判断所述请求信息为波特率识别获取请求时，执行步骤1。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设次数为不少于9次。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述数据进行最小化处理后，获取最小化处理后的数据的最大公约数的步骤具体为：

将所述数据除以预设的除数，获取对应的商与余数；

当所述余数在预设的范围内时，将所述余数对应的商加1，否则商不变，获取处理后的商的最大公约数。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预设的除数为1250的整数倍。

6.一种串行通信波特率识别装置，其特征在于，所述装置包括采集单元、数据处理单元、第一波特率获取单元、第二波特率获取单元、识别判定单元以及波特率更新单元，其中：

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

请求判断单元，用于接收来自MCU的请求信息，当判断所述请求信息为波特率识别获取请求时，触发采集单元。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述数据处理单元还包括：

最小化处理单元，用于将所述数据除以预设的除数，获取对应的商与余数；以及

最大公约数获取单元，用于当所述余数在预设的范围内时，将所述余数对应的商加1，否则商不变，获取处理后的商的最大公约数。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述预设的除数为1250的整数倍。

10.一种监控设备，其特征在于，所述监控设备包括权利要求6至9任一项所述的识别装置。