基于fpga的波特率在線檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種波特率在線檢測方法，具體講是一種基于FPGA的波特率在線檢測方法，屬于通訊技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，主流的波特率自適應(yīng)一般是通過自適應(yīng)協(xié)議接收端與發(fā)送端共同配合來實現(xiàn)，例如在波特率自適應(yīng)階段，發(fā)送端發(fā)送規(guī)定數(shù)據(jù)，接收端使用枚舉波特率接收發(fā)送端的數(shù)據(jù)，當(dāng)接收到的數(shù)據(jù)為協(xié)議上規(guī)定發(fā)送數(shù)據(jù)，則認(rèn)為通訊波特率即為當(dāng)前枚舉到的波特率。而在低速低成本的板間通訊過程中通常采用UART傳輸通訊方式，在通訊過程中其接收端往往不知道發(fā)送端的波特率，無法進(jìn)行自適應(yīng)通訊。現(xiàn)有技術(shù)中通常采用軟件互商協(xié)議檢測波特率的方法，但其實時性和準(zhǔn)確性較差，影響了通訊效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種高速度、高準(zhǔn)確性和低依賴性的基于FPGA的波特率在線檢測方法。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的基于FPGA的波特率在線檢測方法，包括多個用于檢測對應(yīng)波特率命中與否的波特率檢測子模塊和對波特率檢測子模塊輸出信號進(jìn)行統(tǒng)計處理的統(tǒng)計處理模塊；所述波特率檢測子模塊包括命中檢測單元和偏離檢測單元；其具體步驟為:
1)、滿足UART格式的串行數(shù)據(jù)同時并行地接入到所需檢測波特率的各個波特率檢測子模塊；
2)、各個波特率檢測子模塊對其對應(yīng)波特率的串行數(shù)據(jù)進(jìn)行格式檢測與碼元寬度檢測，若格式檢測命中與碼元檢測均命中，則命中檢測單元實時輸出一個命中信號；若檢測到串行數(shù)據(jù)的電平時間寬度小于對應(yīng)波特率檢測子模塊對應(yīng)碼元寬度，偏離檢測單元實時輸出一個偏離信號；
3)、統(tǒng)計處理模塊對每個波特率檢測子模塊輸出的命中信號與偏離信號單獨計數(shù)，對命中信號做加法運算，對偏離信號做減法運算；并對每個波特率檢測子模塊按“越小的波特率越大，越大的波特率越小”的原則分配不同的擴展因子；
4)、用各個波特率檢測子模塊的命中信號與偏離信號的計數(shù)值分別乘以各自的擴展因子，最大值所屬波特率檢測子模塊對應(yīng)的檢測波特率為正確波特率。
[0005]作為優(yōu)選，所述步驟2)中檢測到電平時間寬度小于對應(yīng)波特率檢測子模塊對應(yīng)碼元寬度是指電平時間寬度為對應(yīng)波特率檢測子模塊對應(yīng)碼元寬度的二分之一或三分之
O
[0006]作為優(yōu)選，包括在串行數(shù)據(jù)進(jìn)入各個波特率檢測子模塊前通過高頻干擾濾波模塊對高于指定波特率的干擾信號進(jìn)行濾波去噪的步驟。
[0007]本發(fā)明的有益效果在于:(I)、采用FPGA實現(xiàn)硬件波特率在線檢測，其消除了發(fā)送端與接收端需事先既定協(xié)議的限制，實現(xiàn)了實時檢測，大大提高了通訊效率，降低了對其他方式的依賴性；波特率命中采用格式命中、碼元寬度命中并與偏離信號相結(jié)合方式，增加命中的可靠性；(2)、將電平時間寬度為本波特率檢測子模塊對應(yīng)碼元寬度的二分之一或三分之一作為偏離檢測標(biāo)準(zhǔn)，可以避免出現(xiàn)誤檢情形，準(zhǔn)確率達(dá)100% ; (3)、通過高頻干擾濾波模塊進(jìn)行濾波去噪，大大提高高干擾環(huán)境下檢測結(jié)果正確率，且無需通訊雙方互商固定檢測數(shù)據(jù)；(4)、采用FPGA在具有較高的邏輯資源的情況下價格便宜，靈活性高，即對應(yīng)需求不同的波特率甚至是不常見的波特率都可采用同樣的處理；可針對不同的數(shù)量波特率種類的檢測場合，設(shè)置相應(yīng)的波特率檢測子模塊，其也可以隨時集成于其他FPGA項目中，可擴展性強。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明基于FPGA的波特率在線檢測整體模塊結(jié)構(gòu)圖；
圖2為波特率在線檢測子模塊圖；
圖3為碼兀寬度偏尚檢測意圖；
圖4為不帶奇偶校驗的檢測示意圖；
圖5為帶奇偶校驗檢測的示意圖。
【具體實施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0010]如圖1所示，本發(fā)明波特率在線檢測方法，采用的硬件包括基于FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)的高頻干擾濾波模塊、多個波特率檢測子模塊和統(tǒng)計處理模塊。高頻干擾濾波模塊，用于對頻率大于截止波特率(如115200)的噪音濾除，截止波特率可以根據(jù)不同的檢測環(huán)境進(jìn)行任意設(shè)定；其主要原理為檢測串行數(shù)據(jù)的低電平或高電平的時間，若小于截止頻率所對應(yīng)的時間則數(shù)據(jù)狀態(tài)不會被更新，若大于截止頻率所對應(yīng)的時間則更新數(shù)據(jù)狀態(tài)將超過去除。
[0011]波特率檢測子模塊，負(fù)責(zé)檢測串行數(shù)據(jù)對應(yīng)波特率命中與否，包括命中檢測單元和偏離檢測單元。當(dāng)命中檢測單元命中時則輸出相應(yīng)的命中信號(hit)，當(dāng)偏離檢測單元命中則輸出相應(yīng)的偏離信號(bias)。波特率檢測子模塊的數(shù)量可以根據(jù)實際檢測環(huán)境進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，例如需要檢測300、600、1200、2400、4800、9600、192000、384000這8種波特率，則在FPGA中只需要例化8個波特率檢測子模塊，分別對應(yīng)300、600、1200、2400、4800、9600、192000,384000的波特率的檢測，如圖1所示；波特率檢測子模塊采用參數(shù)化，波特率通過參數(shù)來設(shè)置，所以可以檢測任意波特率。每個波特率檢測子模塊具有同等的機會，若檢測至IJ，輸出命中信號(hit)，統(tǒng)計處理模塊統(tǒng)計每個波特率檢測子模塊輸出的命中信號hit，即使存在干擾，根據(jù)概率論，hit次數(shù)最多的即可判斷為正確波特率。
[0012]統(tǒng)計處理模塊:用于對波特率檢測子模塊輸出的命中信號(hit)和偏離信號(bias)進(jìn)行統(tǒng)計處理，對檢測到的命中信號(hit)通過計數(shù)器自加，而對檢測到的偏離信號(bias)自減，然后得到各個波特率檢測子模塊的波特率命中與偏離的統(tǒng)計值，對各個波特率檢測子模塊分配不同的擴展因子，即越大波特率的配以越小擴展因子，越小波特率配以越大擴展因子，以保證各波特率統(tǒng)計的公平性，達(dá)到最佳統(tǒng)計效果。用各個波特率檢測子模塊最終信號數(shù)乘以對應(yīng)的擴展因子，進(jìn)行比較，最大值所屬波特率檢測子模塊對應(yīng)的檢測波特率為正確波特率后輸出。
[0013]結(jié)合實際，擴展因子選取值如下:波特率300:6、波特率600:5、波特率1200:4、波特率2400:4、波特率4800:3、波特率9600:1、波特率19200:1、波特率38400:1、波特率56000: 1、波特率57600: 1、波特率115200:1。以上是實際調(diào)試中選取的一組最佳參數(shù)，波特率9600及以后的波特率選取I的原因是，較大波特率的信號已經(jīng)能夠很好地消除干擾，用命中與偏移的方法可以精確地統(tǒng)計出對應(yīng)地波特率。
[0014]如圖2所示，波特率檢測子模塊包括命中檢測單元和偏離檢測單元。命中檢測單元采用UART格式檢測與碼元檢測寬度檢測。輸入信號UART_RXD為串口輸入信號，用于進(jìn)行命中檢測和偏離檢測。P_BAUDRATE[7:0]為波特率設(shè)定參數(shù)，對應(yīng)任意波特率。
[0015]UART格式檢測:根據(jù)UART傳輸協(xié)議的格式要求,每次傳輸必然是以低電平start位開始，以高電平Stop位結(jié)束。根據(jù)此特點，在檢測到低電平后，連續(xù)檢測對應(yīng)波特率時間寬度是否都