[发明专利]一种波特率自适应的串口通信系统及串口通信方法

说明书

本发明公开了一种波特率自适应的串口通信系统及串口通信方法，该系统包括串口通信设备、USB转串口设备及USB上位机。USB转串口设备对串口通信设备的TXD引脚连续采样，将连续的采样数据不间断上传至USB上位机，USB上位机根据连续的采样数据分析出串口通信的波特率甚至帧格式，并根据波特率和帧格式提取有效串口通信数据；将待发送数据转换成符合波特率和帧格式的编码数据流并发送给USB转串口设备；USB转串口设备将编码数据流转换成电平信息流发送给串口通信设备。本发明充分利用系统中上位机的高运算速度、大缓存的资源优势，对USB转串口芯片要求低，既可以实现串口帧格式和波特率的自适应，也不会增加硬件成本。

技术领域

本发明属于串口通信技术，尤其涉及一种波特率自适应的串口通信系统及串口通信方法。

背景技术

两个串口设备进行串口通讯前，必须提前设置成相同的帧格式和相同的波特率，才能保证通讯数据的正确性。帧格式为串口通讯的电平流信息，包括1个起始位、6/7/8个数据位、0/1个校验位和1/1.5/2个停止位，最常见的帧格式为：1个起始位、8个数据位、0个校验位、1个停止位分析。波特率为串口通讯的传输速率参数。随着USB接口的普及，USB转串口芯片使用越来越广泛。但是现有的USB转串口芯片，结构如图1，和通用串口通信设备一样，在进行串口数据接收和发送前，必须先将自身串口通讯的帧格式和波特率设置成和另外一方一样，才能实现正确的串口通讯，不能实现串口通讯的自适应。虽然有的文献也提出了可以实现波特率自适应的方法，需要对USB转串口芯片有很高的要求，比如需要很高的时钟主频和很大的存储RAM，势必会增加额外的硬件成本。尤其对于成本较低资源有限的八位MCU芯片来说，要想不增加成本来实现波特率的自适应是不可能的。

发明内容

发明目的：为了解决在低成本的资源有限的USB转串口芯片上较难实现串口波特率自适应的问题，本发明提供一种波特率自适应的串口通信系统及串口通信方法。

技术方案：一种波特率自适应的串口通信系统，其特征在于，包括串口通信设备、USB转串口设备及USB上位机，USB转串口设备包含USB转串口芯片，所述USB转串口芯片包括核心控制模块、串口RXD引脚电平采样模块、USB数据上传模块、USB数据下传模块及串口TXD引脚电平发送模块，串口RXD引脚电平采样模块、USB数据上传模块、USB数据下传模块及串口TXD引脚电平发送模块均与核心控制模块相连；串口RXD引脚电平采样模块与串口通信设备的TXD引脚连接；串口TXD引脚电平发送模块与串口通信设备的RXD引脚连接；USB数据上传模块、USB数据下传模块通过USB接口连接USB上位机；串口RXD引脚电平采样模块用于对USB转串口芯片的串口RXD引脚连续采样；USB数据上传模块用于将连续的采样数据不间断上传；USB数据下传模块用于获取USB上位机下传的编码数据流；串口TXD引脚电平发送模块用于将编码数据流转换成电平信息流并发给串口通信设备；所述USB上位机包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的USB驱动程序，处理器执行USB驱动程序时实现：不间断接收USB接口上传的连续的采样数据；分析串口通信的波特率；提取有效的串口通信数据；将发送数据转换成符合该波特率的编码数据流并下传至USB接口。

一种波特率自适应串口通信系统中的USB转串口芯片，包括核心控制模块、串口RXD引脚电平采样模块、USB数据上传模块、USB数据下传模块及串口TXD引脚电平发送模块，串口RXD引脚电平采样模块、USB数据上传模块、USB数据下传模块及串口TXD引脚电平发送模块均与核心控制模块相连；串口RXD引脚电平采样模块用于对串口RXD引脚连续采样；USB数据上传模块用于将连续的采样数据不间断上传；USB数据下传模块用于获取USB上位机下传的编码数据流；串口TXD引脚电平发送模块用于将编码数据流转换成电平信息流并发出。