关于串口通信波特率的几点思考——转载

关于串口通信波特率的几点思考

 

首先想说，12MHZ真的是有问题。
我使用的是
STC89C52RC的单片机，他的最小系统板的的晶振是12Mhz，但是这个开发板上买的晶振就没写频率！！！我一直以为这是默认的11.0592Mhz，因为之前用的最小系统板都是这个频率。在没有使用串口通信的时候，不管是11.0592M还是12M，都对程序的影响不是很大，所以一直没有太注意这方面的问题。
直到今天，需要用到UART串口通信，搞了快两天，输出到电脑端一直是乱码！！！真的差点都放弃了。现在想想幸好当时没有放弃。现在终于想通了。
其实就是晶振的问题。实际上我的这个板子上是12Mhz，而书上和我在网上找到的例程上面都是按照11.0592M计算的。所以我在一个错误的基础上面，肯定找不到正确的出路。

首先，通信波特率的定时器初值的计算公式：

TH1 = TL1 = 256 - 晶振/12/16/波特率/2.

如果写了PCON=0X80，就不需除2.，PCON为电源管理寄存器，他的最高位可以把波特率提高一倍。
在这里 ，256是8位定时器的溢出值，也就是TL1的溢出值。12是说一个一个机器周期等于12个时钟周期，值得关注的是16，在51单片机内置的串口模块中，他采取的方式是把一位信号采集16次，然后把第7、8、9次取出来，如果这三次中其中有两次是高电平的话，就认定这一位数据是1，如果两次数据是低电平，就认为是0.这样可以提高通信的容错率。

首先先说一下为什么波特率 要设置成4800，9600,19200等等类似这样的 数？为什么不是12345？我在一片博客中找到了可能的答案。
传送门：http://blog.sina.com.cn/s/blog_6202cb4101011udd.html
1：根据电、传输介质等的物理特性结合串口设备使用的要求
为了保证有效通讯，根据电、传输介质等的物理特性结合串口设备使用的要求，确定RS232最大传输速率只能是115200，然后逐级二分得到57600，28800，19200……为适应这些速率，设计相应的晶振频率。
2：这是由电信线路特性决定的
电话线路的带通是３００－－３ＫＨｚ，当时ＨＡＹＥＳ先搞的ｍｏｄｅｍ，所以用的２４００ＨＺ信号，对应波特率是２４００。由于基本频率确定了，以后采用的提高通讯速率的方法都是在２４００基础上倍频的，所以形成了９６００，１９２0０。

不管哪种说法，都是先有波特率再有晶振频率。重点：先有波特率再有晶振频率！！！！

也就是说，人们首先通过实验发现了合适的传输波特率，然后根据这个波特率及其倍频，计算出了合适的单片机时钟频率，也即是我们的晶振频率。

使用多了会发现，采用这个公式计算的时候，有时候会出现小数点的情况。这也是为什么晶振使用11.0592的原因。当使用这个频率的晶振，计算的时候，基本不会出现小数点 。而使用12M的时候，很多小数点。

那么我们先不管这个11.0592到底是怎么来的？我们就看一下这个频率和12M的频率的对比，他们分别使用的时候，计算出来的TH1的初值到底是多少。
下面表格的数据是我通过上面的公式计算出来的。

 

可以看出，在12M的时候，只有把波特率2400bps/s最合适，误差是0.16%，这样就不会产生乱码了，TH1和TL1都设为0xf3。其他小数点都不合适，四舍五入的话，误差率也比较大。9600的情况下会有7.8%的误差，所以会产生乱码，其实我试了一次，9600波特率的时候，无法实现传输。但是我不是很清楚他的这个误差是怎么算出来的，如果你看到这个，又恰巧你知道 这个问题，那么想麻烦你在下面回复一下，谢谢。

在12M晶振下，我尝试了用2400波特率和4800波特率进行传输，结果如下，

这是4800波特率的，可以看到，误差还是挺大的了。

 

这是2400波特率的传输，发现基本没有错误：

 

还有一点，就是我发现，在程序里面 是直接把那个公式写进去还是先自己算出来值化为16进制，在赋给TH1和TL1，这两种情况的传输效果是不同的。我估计就是因为12M晶振的问题，因为用公式算出来 的值小数点挺多的，会产生误差 ，而自己给的是一个确定的值。所以尽量自己先算出来，然后赋值，这样比较精确，实在不知道的话，就把小数点的尾数是进位还是舍去都试一遍，看看哪个的传输效率更高一点。

下面是直接用公式的，发现误差很大。基本上收不到数据。

 

 2400的波特率计算公式也是一样，基本收不到数据，只有自己计算出来才行

 

下面是在另一篇博客里的发现的相关内容：
传送门：http://blog.163.com/cobain_731/blog/static/2060972022012330115642462/

为什么51单片机的晶振一般使用11.0592？
用11.0592晶振的原因是51单片机的定时器导致的。用51单片机的定时器做波特率发生器时，如果用11.0592Mhz的晶振，根据公式算下来需要定时器设置的值都是整数；如果用12Mhz晶振，则波特率都是有偏差的，比如9600，用定时器取0XFD，实际波特率10000，一般波特率偏差在4％左右都是可以的，所以也还能用STC90C516 晶振12M 波特率9600 ，倍数时误差率6.99%，不倍数时误差率8.51%，数据肯定会出错。 这也就是串口通信时大家喜欢用11.0592MHz晶振的原因，在波特率倍速时，最高可达到57600，误差率0.00%。 用12MHz，最高也就4800，而且有0.16%误差率，但在允许范围，所以没多大影响。

总结：

1、检查你的晶振频率，尽量自己先算出定时器初始值。然后赋给TH1。

2、如果你的晶振是12Mhz的，那么很遗憾，虽然你的频率很高，但是当你使用UART串口的时候会很难受。只能选取2400,    0xf3，有一个小技巧，你也可以使用倍频，把PCON| = 0x80，然后使用4800.计算出来的值和2400一样，但是快了一倍。

3、如果你的晶振是11.0592Mhz的话。也慢不到哪里去，普通需求还是可以满足的。但是他的优势体现在你使用UART串口的时候，很多波特率可以选择。所以就很nice。

 

虽千万里，吾往矣。

 

分类: 基础还是51

 

单片机晶振和波特率的关系

 

      在串行通信中，MCS—51串口可约定四种工作方式。其中，方式0和方式2的波特率是固定的，而方式1和方式3的波特率是可变的，由定时器T1的溢出率决定。

         波特率是指串行端口每秒内可以传输的波特位数。这里所指的波特率，如标准9600不是每秒种可以传送9600个字节，而是指每秒可以传送9600个二进位，而一个字节要8个二进位，如用串口模式1来传输，那么加上起始位和停止位，每个数据字节就要占用10个二进位，9600波特率用模式1传输时，每秒传输的字节数是9600÷10＝960字节。

 

一、方式0和方式2的波特率

       方式0的波特率是固定的，为fosc/12，以一个12M 的晶振来计算，那么它的波特率可以达到1M。

       方式2的波特率是固定在fosc/64 或fosc/32，具体用那一种就取决于PCON 寄存器中的SMOD位，如SMOD 为0，波特率为focs/64,SMOD 为1，波特率为focs/32。

 

二、方式1和方式3的波特率

       模式1和模式3的波特率是可变的，取决于定时器1或2（对于52芯片）的溢出速率，就是说定时器1每溢出一次，串口发送一次数据。可以用以下的公式去计算：

      

 

       上式中如设置了PCON寄存器中的SMOD位为1时就可以把波特率提升2倍。通常会使用定时器1工作在定时器工作模式2下，这时定时值中的TL1做为计 数，TH1做为自动重装值，这个定时模式下，定时器溢出后，TH1的值会自动装载到TL1，再次开始计数，这样可以不用软件去干预，使得定时更准确。在这 个定时模式2下定时器1溢出速率的计算公式如下：       

       溢出速率＝（计数速率）/(256－TH1初值)

        溢出速率＝ fosc/[12*(256-TH1 初值 )]

       上式中的“计数速率”与所使用的晶体振荡器频率有关，在51 芯片中定时器启动后会在每一个机器周期使定时寄存器TH的值加1，一个机器周期等于十二个振荡周期，所以可以得知51芯片的计数速率为晶体振荡器频率的1/12，一个12M 的晶振用在51芯片上，那么51的计数速率就为1M。通常用11.0592M 晶体是为了得到标准的无误差的波特率，那么为何呢？计算一下就知道了。如我们要得到9600 的波特率，晶振为11.0592M 和12M，定时器1 为模式2，SMOD 设为1，分别看看那所要求的TH1 为何值。代入公式：

       11.0592M：

       9600＝(2÷32)×((11.0592M/12)/(256-TH1))
       TH1＝250

       12M：

       9600＝(2÷32)×((12M/12)/(256-TH1))
       TH1≈249.49

       上面的计算可以看出使用12M晶体的时候计算出来的TH1不为整数，而TH1的值只能取整数，这样它就会有一定的误差存在不能产生精确的9600波特率。当然一定的误差是可以在使用中被接受的，就算使用11.0592M 的晶体振荡器也会因晶体本身所存在的误差使波特率产生误差，但晶体本身的误差对波特率的影响是十分之小的，可以忽略不计。

STM32串口波特率计算问题和常用波特率

 

一、分数波特率的产生
一、接收器和发送器的波特率在USARTDIV的整数和小数寄存器中的值应设置成相同。 ＝

这里的fck是给外设的时钟(PCLK1用于USART2、 3、 4、 5， PCLK2用于USART1)USARTDIV是一个无符号的定点数。这12位的值设置在USART_BRR寄存器。
注： 在写入USART_BRR之后，波特率计数器会被波特率寄存器的新值替换。因此，不要在通信进行中改变波特率寄存器的数值。如何从USART_BRR寄存器值得到USARTDIV
例1：
　　　如果 DIV_Mantissa = 27 ， DIV_Fraction = 12 (USART_BRR=0x1BC),通用同步异步收发器(USART)于是：
　　　Mantissa (USARTDIV) = 27
　　　Fraction (USARTDIV) = 12/16 = 0.75
　　　所以 USARTDIV = 27.75
例2：
　　　要求 USARTDIV = 25.62,
　　　就有：
　　　DIV_Fraction = 160.62 = 9.92
　　　最接近的整数是： 10 = 0x0A
　　　DIV_Mantissa = mantissa (25.620) = 25 = 0x19
　　　于是， USART_BRR = 0x19A
例3：
　　　要求 USARTDIV = 50.99
　　　就有：
　　　DIV_Fraction = 160.99 = 15.84
　　　最接近的整数是： 16 = 0x10 => DIV_frac[3:0]溢出 => 进位必须加到小数部分DIV_Mantissa = mantissa (50.990 + 进位) = 51 = 0x33
　　　于是： USART_BRR = 0x330， USARTDIV=51
二、设置波特率时的误差计算

 

注： 1. CPU的时钟频率越低，则某一特定波特率的误差也越低。可以达到的波特率上限可以由这组数据得到。
2. 只有USART1使用PCLK2(最高72MHz)。其它USART使用PCLK1(最高36MHz)。

原文链接：https://blog.csdn.net/qq_15181569/article/details/115332981

 

++++++TI  AM571x and AM570x Sitara Processor Technical Reference Manual (Rev. J).pdf

24.3.1.1 UART Features

UARTi（i = 1 至 10）包括以下特性：

• 兼容 16C750
• 接收和发送各有 64 字节的 FIFO 缓冲区
• FIFO 的中断触发级别可编程
• 基于可编程除数 N（N = 1 至 16,384）的波特率生成，功能时钟为 48 MHz 或 192 MHz
• 过采样由软件编程为 16 或 13。因此，波特率计算有两种选项：
  • 波特率 = (功能时钟 / 16) / N
  • 波特率 = (功能时钟 / 13) / N
  • 这种软件编程模式使得在不改变时钟源的情况下可以实现相同误差量的更高波特率
• 断线字符的检测和生成
• 配置数据格式：
  • 数据位：5、6、7 或 8 位
  • 校验位：偶校验、奇校验、无校验
  • 停止位：1、1.5 或 2 位
• 流控制：硬件（RTS/CTS）或软件（XON/XOFF）
• 48 MHz 功能时钟选项允许最高达 3.6 Mbps 的波特率
• 192 MHz 功能时钟选项允许最高达 12 Mbps 的波特率
• UART1 模块具有扩展的调制解调控制信号（DCD、RI、DTR、DSR）
• UART3 支持 IrDA