检测软件UART中的起始位

我正在尝试使用GPIO引脚在微控制器上编写软件UART。这是为了在项目上临时添加一个UART通道，直到我们实现使用带有更多UART端口的uC的新设计。

我遇到的困难是正确检测串行流中的起始位。流的源是外部的，不需要担心我的设备何时开机。因此，很有可能我的设备将打开电源并开始在字节传输的中间看到数据位。毫无疑问，这将导致我的软件UART读取错误的值，因为它无法分辨起始位与任何其他高到低转换之间的差异。

这是UART通道不可避免的问题吗？还是uC制造商在其硬件UART中使用了一些巧妙的技巧？

如果您使用容易从数据流其余部分中识别出的停止位长度（例如1.5位时间），那么应该很容易开始接收中间传输。但是，这是以增加开销为代价的。随着停止位长度的增加，总可用数据吞吐量将受到影响。

如果您不使用过多的总线，并且经常在帧之间留有间隙，那么可能只是等待这些间隙之一发生，然后选择第一个高保真传输作为开始您的事情。下一个起始位。

请记住，数据位的数量和帧大小应该是可预测的，因此，即使您使用的是总线容量的100％，并且停止位只有一个位时间，您仍然应该能够找到如果您收集到足够的帧，则从起始位开始。保证每个帧都具有高低过渡。停止位总是高位。起始位始终为低。假设数据是随机的（或足够随机的），则可以执行以下操作：创建一个与帧大小相同的缓冲区，设置其中的每一位，然后继续收集帧并将其与该缓冲区进行“与”运算，直到缓冲区只有1个。设置。这是您的止损位。之后的那一个是您的起点。瞧！找到了

如果使用奇偶校验位，另一种选择是获取两个帧的数据，选择第一个低位作为起始位，然后计算校验和并与奇偶校验位进行比较。如果匹配，则您（可能）已找到起始位。如果不是，请选择下一个低位并重复直到获得良好的校验和。如果您在两帧数据中找不到作为有效起始位签出的数据，则表明您的数据已损坏，您将需要再捕获两帧。

硬件UART具有相同的问题。但这通常是短期内解决问题的方法。在每个帧的末尾，检查停止位，如果停止位不高，则丢弃该帧并等待下一个从高到低的过渡。假设来自源的数据不完全是病态的（例如，长字符串“ UUUU”或ASCII 0x55），则UART最终将“遍历”自身到真正的起始位。

假设传输为8N1。

您必须等待连续9个高或低位的字符串。

如果为高，则表示数据中的空闲间隙或0xFF字符和STOP位，
或者
为START时，则表示NULL 0x00字符。

这些条件之一将允许重新同步。

要加快速度：如果您知道数据中不可能包含的某些字符，则可以针对每个位重复（事实之后）解析传入的数据，并且如果获得了一系列7个无用的字符（高位设置，低位设置）大小写，控制代码，标点符号或其他任何字符）后跟有效字符，则可以确定您已重新同步。

当您使用内置的UART外设时，您将遇到类似的问题，无法进行按位评估，并且还必须记住将所有成帧错误位等（尤其是在上电时）复位。