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串行通信波特率的一種自動檢測方法
串行通信是終端和主機之間的主要通信方式，通信波特率一般選擇1800、4800、9600和
19200等。終端的類型有很多種，其通信速率也有很多種選擇。主機怎樣確定終端的通信速率呢？本文給出了一種簡單、易行的方法：設定主機的接收波特率（以9600波特為例），終端發送一個特定的字符（以回車符為例），主機根據接收到的字符信息就可以確定終端的通信波特率。本文對這種方法予以詳述。
1 基本方法
回車符的ASCII值為0x0D。串行通信時附加一個起始位和終止位，位的傳輸順序一般是
先傳低位再傳高位。此時回車符的二進制表示方式為：
圖1 回車符的位序列
串行通信中一個二進制位的傳輸時間（記為T）取決于通信的波特率，9600波特時一個
二進制位的傳輸時間是19200波特時一個二進制位傳輸時間的兩倍，即：2*T19200=T
9600。因此，9600波特時一個位的傳輸時間，19200波特時可以傳輸兩個位。同樣地
，9600波特傳輸兩個位的時間在4800波特時只能傳送一個位。主機設定接收波特率為9600，
終端只有也以9600波特發送的字符，主機才能正確地接收。發送波特率高于或低于9600都會
使主機接收到的字符發生錯誤。接收波特率為9600，終端以不同的波特率發送回車符時，主
機接收到的二進制序列如表1所示。
從表1中可以看出，除了19200和1800波特時兩種特例情況，其他情形的二進制序列都是
9600波特時二進制序列的變換。取前十個二進制位與9600波特時的二進制位相對應。忽略缺
少停止位‘1’引發的數據幀錯誤，把接收到的字符表示成字節方式（如表1的最右列所示）
。例如：在發送速率為1200波特，接收速率為9600波特時，主機得到的字節是0x80，而不
是正確的回車符0x0D。因為在不同的發送速率下（9600，4800，2400，1200）得到的字節
不同，所以通過接收字符的判定就可以確定發送波特率。
發送波特率為19200時，其發送速度正好是接收速度（9600波特）的兩倍，因此發送端
的兩個二進制位會被接收端看作一個。取決于不同的串行接口硬件，‘01’和‘10’這兩種
二進制位組合可能被認為是‘1’或者‘0’。幸運的是，只有0～4位存在這樣的歧義問題，
后面的位因為都是停止位，所以都是‘1’。因此，發送速率為19200波特時接收到的字符其高半個字節為0xF。低半個字節可能是多個值中的一個，但不會是0x0，因為0x0D中有相鄰
的兩個‘1’，這就會至少在低半個字節中產生一個‘1’。因此，整個字節的形式為0xF?，
且低半個字節不為0。
表1 不同波特率下的二進制序列
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波特率
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接收到的二進制位序列
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字節表示
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19200
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0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1
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0xF?
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9600
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0 1 0 1 1 0 0
0 0 1
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0x0D
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4800
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0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0
0 0 0 0 1 1
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0xE6
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2400
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0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1
1 1 1 1 1 1
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0x78
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1800
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0 0 0 0 0 x 1 1 1 1 x 0 0 0
0 0 1 1 1 1
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0xE0
|
|
1800
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0 0 0 0 0 x 1 1 1 1 x 0 0 0
0 0 1 1 1 1
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0xF0
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1200
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0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1
1 1 0 0 0 0
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0x80
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600
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0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 1 1 1
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0x00
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300
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0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
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0x00
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150
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0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
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0x00
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110
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0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
|
0x00
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發送速率為1800波特時，因為
T1800=T9600*16/3，
而16/3不是整數，接收端二進制位的狀態轉換時刻和9600波特不一一對應，引起在接收端
的一個位接收周期內有狀態發生變化的可能。表1中給出的第六個位（表示為x）就是這種情
況。因為x有可能被看作‘1’，也有可能被看作‘0’，所以發送速率為1800波特時接收到
的字節可能是0xE0或者0xF0。波特率為3600和7200時也有同樣的問題，也可以采用同樣的方
法，但不確定的位數會增加，需要檢測的字節種類也會更多。3600波特和7200波特的傳輸速
率幾乎不采用，因此這個問題并不嚴重。只要發送波特率在1200～19200之間，我們都可以
通過接收到的一個字符對此波特率進行唯一的判定。
2 低波特率的檢測
當發送速率低于1200波特時，接收端收到的字節都是0x00，因此只能確定其速率低于12
00波特，而不可能再得到更多的信息。為了解決這個問題，可以在9600波特的速率下繼續接
收下一個字節信息。發送速率為600波特或更低時，一個位的發送時間要大于9600波特時整
個字節的接收時間。因此，發送端每一個從‘1’（終止位）到‘0’（起始位）的跳變都會
讓接收端認為一個新的字節開始了。表2所示為600波特或更低的傳輸速率時接收端回車符的
二進制序列（只給出開始的一些位）。
表2
低波特率回車符的接收方式
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波特率
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9600波特二進制序列
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時間差
（周期）
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時間差
（實時間）
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600
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16 0's 16 1's 16 0's
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32
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3.33ms
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300
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32 0's 32 1's 32 0's
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64
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6.66ms
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150
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64 0's 64 1's 64 0's
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128
|
13.33ms
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110
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87 0's 87 1's 87 0's
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174
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18.13ms
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75
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128 0's 128 1's 128 0's
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256
|
26.66ms
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50
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192 0's 192 1's 192 0's
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384
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4 0.00ms
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600波特時，第一個從‘1’到‘0’的跳變在初始化以后即刻發生。這個跳變讓接收端
得到字節0x00。第二個跳變在初始化(16+16)*T9600秒以后發生，這會讓接收端認
為另外一個字節開始接收了。一個二進制位的接收時間是T9600，所以串行接口電路
會在第一個跳變以后10* T9600秒提示第一個字節接收完畢，在(16+16+10)*
T96 00秒以后提示第二個字節接收完畢。因此600波特時，第一個字節接收完畢和第二個字節
接收完畢的時間差是(16+16+10-10)* T9600=32* T9600秒。表2的第三列所示
是把這個時間差以T9600的個數表示。因為T9600=1/9600秒=104.16毫秒，相
乘可以得到兩個字節接收完畢的實時間差。不同發送波特率的時間差如表2的最后一列所示
。有了這個時間差信息，就可以確定低傳輸速率時的波特率了：測定第一個和第二個字節的
接收時間差，然后在時間差常數表（表2）里查出哪個波特率下的時間差與之最相近，對應
的就是終端發送波特率。即使測定的時間差有些誤差，一般也可以正確地確定波特率。
3 實現方式
通過以上分析，各種波特率都可以通過回車符的發送和接收信息來測定，算法實現的偽
代碼在本文的最后給出。應用實踐證明了這種方法的有效性。
; Pseudo code to determine what baud rate a transmitter is at,on
the b asis of a single
; RETURN (0x0D) character received
from it.
Initialise receive baud rate to 9600
Wait for Byte to be received
IF Byte = 0x00 THEN
Start Timer
REPEAT
UNTIL (Timer > 50 ms OR New Byte Received)
CASE Timer IN
1 ms-4 ms: 600 Baud
5 ms-10 ms: 300 Baud
11 ms-15 ms: 150 Baud
16 ms-22 ms: 110 Baud
23 ms-32 ms: 75 Baud
33 ms-49 ms: 50 Baud
ELSE: Timed out; reset
END CASE;
ELSIF Byte >= 0xF1 THEN
19200 Baud
ELSE
CASE Byte IN
0x0D: 9600 Baud
0xE6: 4800 Baud
0x78: 2400 Baud
0xE0,0xF0: 1800 Baud
0x80: 1200 Baud
ELSE: Line noise; reset
END CASE
END IF
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