大家好，我是痞子衡，是正經搞技術的痞子。今天痞子衡給大家分享的是嵌入式裡序列槽(UART)自動波特率識别程式設計與實作。
本篇是 《序列槽(UART)自動波特率識别程式設計與實作（中斷）》 的續集，上一篇我們利用 GPIO 子產品自帶的下降沿中斷功能實作了 RXD 電平跳變捕捉與計時，今天我們再試試古老的輪詢 RXD 管腳電平的方法去實作同樣的功能。
輪詢法最大的缺點是會阻塞系統（不考慮 RTOS 排程），但是它也有中斷法所沒有的特點（或者說不太友善做到的），在做輪詢時，我們可以采取一些經典的管腳電平軟體消抖措施，進而降低誤識别率。
- 程式首頁： https://github.com/JayHeng/cortex-m-apps/tree/master/components/autobaud
一、序列槽(UART)自動波特率識别程式設計
1.1 函數接口定義
輪詢法與中斷法函數接口保持一緻，詳見 《序列槽(UART)自動波特率識别程式設計與實作（中斷）》 1.1 小節，兩者共享頭檔案：autobaud.h，這樣友善項目設計時自由切換自動波特率識别方法。
1.2 識别設計思想
關于識别的思路，輪詢法與中斷法也是一緻的，詳見 《序列槽(UART)自動波特率識别程式設計與實作（中斷）》 1.2 小節，但是輪詢法裡多了手動檢測 RXD 引腳電平下降沿跳變的過程。
引腳電平跳變檢測其實也很簡單，就是不斷讀取引腳輸入電平值，并比較相鄰兩次輸入電平值，如果發現不一緻，則是跳變發生之時。如果前一次電平值是高，那麼此時便是下降沿。
1.3 主代碼實作
根據上一小節描述的設計思想，我們很容易寫出下面的主代碼（autobaud_poll_v2.1.c），代碼裡痞子衡都做了詳細注釋。相比中斷法源代碼，我們其實隻需要修改 autobaud_get_rate() 函數實作如下：
//! @brief 讀取GPIO管腳輸入電平 extern uint32_t read_autobaud_pin(void); bool autobaud_get_rate(uint32_t *rate) { // 僅當電平為低（非空閑态）時才開始識别 uint32_t currentEdge = read_autobaud_pin(); if (currentEdge != 1) { pin_transition_callback(); uint32_t previousEdge = currentEdge; while (s_transitionCount < kFirstByteRequiredFallingEdges + kSecondByteRequiredFallingEdges) { // 檢查是否有電平翻轉 currentEdge = read_autobaud_pin(); if (currentEdge != previousEdge) { // 僅當電平翻轉是下降沿時 if (previousEdge == 1) { pin_transition_callback(); } previousEdge = currentEdge; } } // 計算出實際檢測到的波特率值 uint32_t calculatedBaud = (microseconds_get_clock() * (kNumberOfBitsForFirstByteMeasured + kNumberOfBitsForSecondByteMeasured)) / (uint32_t)(s_firstByteTotalTicks + s_secondByteTotalTicks); // 對實際檢測出的波特率值做對齊處理 // 公式：rounded = stepSize * (value/stepSize + .5) *rate = ((((calculatedBaud * 10) / kAutobaudStepSize) + 5) / 10) * kAutobaudStepSize; return true; } else { return false; } } 二、序列槽(UART)自動波特率識别程式實作
前面講的都是硬體無關設計，但最終還是要落實到具體 MCU 平台上的，其中 GPIO 讀取部分是跟 MCU 緊相關的。我們以恩智浦 i.MXRT1011 為例來介紹硬體實作。
2.1 軟體消抖實作
恩智浦 MIMXRT1010-EVK 有闆載調試器 DAPLink，這個 DAPLink 中也內建了 USB 轉序列槽的功能，對應的 UART 引腳是 IOMUXC_GPIO_09_LPUART1_RXD 和 IOMUXC_GPIO_10_LPUART1_TXD，我們就選用這個管腳 GPIO1[9] 做自動波特率檢測，引腳電平讀取函數代碼如下：
#define AUTOBAUD_PIN_DEBOUNCE_READ_COUNT (20U) uint32_t read_autobaud_pin(void) { // 多次讀取管腳輸入電平值 uint32_t readCount = 0; for (uint32_t i = 0; i < AUTOBAUD_PIN_DEBOUNCE_READ_COUNT; i++) { readCount += GPIO_PinRead(GPIO1, 9); } // 如某電平值出現幾率超過半數，則認定為有效電平 return (readCount < (AUTOBAUD_PIN_DEBOUNCE_READ_COUNT / 2)) ? 0 : 1; } 關于 I/O 軟體消抖，一般有兩種實作：一、是兩次 I/O 讀取之間加一定延時(us級别)，如兩次值一樣，則認定有效，否則重複此過程；二、是多次讀取 I/O 值，取其中出現幾率超過一半的那個電平值。前者主要适用按鍵的場景，後者更适用本文輪詢法自動波特率識别場景。
2.2 在MIMXRT1010-EVK上實測
最後就是在闆子上實測，因為在設計上輪詢法與中斷法接口是一緻的，是以測試主函數代碼完全不用修改，詳見 《序列槽(UART)自動波特率識别程式設計與實作（中斷）》 2.2 小節。測試結果同樣達到了預期效果。
至此，嵌入式裡序列槽(UART)自動波特率識别程式設計與實作痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪裡~~~
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衡傑(痞子衡)，目前就職于恩智浦MCU系統部門，擔任嵌入式系統應用工程師。
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