Программный УАРТ работает на скорости 115200 в режиме приема. Обмен группами по 4 байта (от Cygnal к AVR), один раз в 700 мс.
Однако, где-то один раз в час проскакивает помеха. В результате один байт из 4-х неверен. Помеху можно убрать поставив RC-цепочку на линию передачи. Но ставить не хочется, ибо серия.
Какие есть варианты программной фильтрации? Или может быть ещё какие-то идеи?

Обычно на каждый бит делается три выборки и оценивается по мажоритарному принципу (чего больше, нулей или единиц).

Три делаю - не помогает. На большее число выборок времени не хватает.

Проверьте с аппаратным UARTом.
Если не поможет, то, видать, помеха уж очень длительная.

Помеха может быть всегда, идеального ничего не бывает... Наверное, тут и не в программном/аппаратном дело.
Я при обмене по USART всегда использую блок типа:
Служебный,N байт информации, контр.сумма
Вот это уже на порядок надежнее. Хотя и не 100% - как то пришлось передавать RS232 через радиомодули (махонькие такие, 433 МГц) - так вот при отсутствии сигнала с передатчика - по сути, приемник ловит белый шум - примерно раз в полминуты проскакивал прием посылки - то есть не только 4 байта подряд корректно ловились старты-стопы, но и контрольная сумма совпадала! Кстати, принималось на аппаратный USART.

Я был крайне удивлен сам... Хорошо что у тех радиомодулей была линия "есть сигнал" - иначе пришлось бы наверное усложнять суммирование...

Совершенно верно.
Простые программные фильтры (увеличение числа выборок, например,) есть эквивалент RC цепочки. Видимо ее надо ставить.
Можно контролировать правильность приема (контрольная сумма, CRC) и при ошибке перезапрашивать.
Еще можно несколько раз передавать весь блок (или в одном блоке несколько раз данные), а в приемнике решать, какой вариант принят правильно.
Но это время.

Синхронизацию по старт биту делаете в программном усарте?

Да, по старт-биту. Принцип действия как в атмельском апноуте AVR304.

А поставить простенькую контрольную сумму есть возможность?

Только если в крайнем случае. За выдачу данных отвечает другой человек. Он против контрольных сумм. :-)
Перепишу программу на асме. Там должно влезть пять выборок на бит. Больше не знаю, что делать.

Попробуйте передавать вместо 4-х 5-байт, где первый из пяти является ключ-байтом передачи полезной информации. Тогда прием на помеху срабатывать не будет.

А Вы уверены что это именно помеха, а не сбой в передатчике, связанный хотя бы с нестабильностью частоты его герератора.

Да передачик вроде в порядке, во всяком случае на счет частоты. Данные с него заводились непосредственно на COM-порт компьютера. Никаких сбоев не наблюдалось. То есть компьютер эту помеху фильтрует.

Если помеха все-же имеет место возможно происходят сбои задающего генератора контроллера, которые естественно влекут за собой сбой в приемнике UART. Попробуйте проанализировать этот вариант. Если это так - панацею обсудим после.

А может просто в программе есть местечко, которое иногда работает дольше чем предполагается или что-нибудь запускается (прерывание, WDT) и сбивает приемник с ритма?