串行通信的实现条件和波特率自动整定问题

串行通信在波特率误差超过一定范围时，会产生错误。本节介绍的内容在51单片机上仅用软件就实现了波特率自动整定，最大程度地减小了波特率误差，因而可使串行通信的可靠性得到提高。

51单片机具有一个全双工的串行接口，提供了多机通信功能，可方便地构成多机系统（多机容错系统、集散型多级系统），为完成大型的控制任务提供了有效的手段。用51单片机组成的多机控制系统，国内已出现多例。在这样的系统中，可靠地实现多处理器间的信息交换（串行通信）是十分重要的。本节的研究发现，波特率作为串行通信的速率，同时对通信的可靠性有重要影响。

一、正常串行通信的实现条件

串行通信是按位传送数据的。每个数据有8或9个数据位，加上起始位和停止位构成一个串行帧。每一位占用时间T，1／T称为串行通信的波特率。理想情况下，发送机和接收机设置的波特率一致。接收机的接收控制器在串行帧每一数据位的中点进行采样，能接收到正确的数据，但要求波特率完全一致是不可能的。这就提出了一个问题：要可靠地实现串行通信，允许收发双方的波特率有多大误差？我们以一个10位的串行帧为例进行分析。

图1 - 85 （b）是正常工作的情形，波特率一致。在图1 - 85（a）中，接收波特率不变，而发送波特率变小，每位的时间T延长5%，在第10位采样时，就产生了错位，不能进行正常通信。对于10位的串行帧，允许的最大波特率误差不超过5%；在多机通信方式下，串行帧是11位的，允许的最大波特率误差不超过4. 5%。

上面得到的仅仅是理想情况下的波特率误差允许上限。实际应用中，由于硬件设备的频带有限，数据位的上下跳沿要占用一定时间，每个数据位的有效时间比理想情况要短，所以对波特率误差会有更严格的要求。