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  • 异步串行通信波特率的误差

    千次阅读 2009-12-22 11:59:00
    在编写异步串行通信时经常会遇到通信过程中数据错误,有时可能是波特率的误差造成。 实际上,在设计时,就应该考虑波特率与时钟频率的匹配问题。设计时注意波特率与时钟频率的匹配,如果匹配不好,产生的波特率误差...

        在编写异步串行通信时经常会遇到通信过程中数据错误,有时可能是波特率的误差造成。
        实际上,在设计时,就应该考虑波特率与时钟频率的匹配问题。设计时注意波特率与时钟频率的匹配,如果匹配不好,产生的波特率误差较大。通过公式
        (计数器载入值Baud)=((f÷(2^U2X×8×baud))-1)
    计算出装入计数器的值,再将Baud代入
        (实际波特率baud)=f÷(2^U2X×8×(Baud+1))
    中计算,与需要的波特率比对即可知道相差多少。在较大的波特率误差下进行通信,必须每个字节间增加一定的延时,否则连续的数据发送将由于误差的积累而导致数据错误。
        就我们常用的9600的波特率而言,要使误差最小,建议使用11.0592MHz(或它的整数倍)的晶体振荡器,因为它理论上的计算值正好是0误差。但是,由于器件自身的误差,或是环境如温度等原因产生的频率偏移,在较大数据包的传输中,还是会有影响的。
        说明:以上计数器载入值的计算公式是基于AVR内核。51内核的计算公式有所不同,但是道理也是一样。不过,Microchip生产的一些中高档PIC单片机具有波特率校正功能,能在一定程序上减小误差造成的影响。

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  • 摘要 对串行通信波特率自动识别的方法进行深入的研究和分析;创新性地提出在码元宽度捕捉的基础上,用求最大公约数的方法进行波特率的自动识别,实现了不对待测系统发送的数据进行特殊要求即实现其串行通信数据的...
  • 对于异步串行通信 ,只有在通信双方波特率相同时 , 才能实现数据的正确传输与接收 ;而一些系统总是希望能 实现对各种波特率的兼容。 通常的实现方法是 ,要求对方 首先发出规定的字符或数据 ,系统收到该字符或数据后 ,...
  • 难的东西学不会是因为简单的知识没学好 基础不牢,地动山摇 1.0通信 1.0.1通信的关键: (1)事先约定 (2)基本信息单元 ...(3)这种通信的特点:异步,串行,全双工 1.1.1串行通信的工作方式: (1)3根线(GND TX

    难的东西学不会是因为简单的知识没学好

    基础不牢,地动山摇

    1.0通信

    1.0.1通信的关键:

    (1)事先约定
    (2)基本信息单元
    (3)有效信息编码,传输和解码

    1.0.2通信的几个专业性概念

    (1)同步和异步
    (2)双工 半双工,单工
    (3)并行通信和串行通信
    (4)电平信号和差分信号

    1.1串行通信

    (1)串口通信
    (2)一种特定的通信协议,一般叫串口通信,串行通信,UART USART等都指串口通信。
    (3)这种通信的特点:异步,串行,全双工

    1.1.1串行通信的工作方式:

    (1)3根线(GND TXD RXD )或者9根线(DB9)
    (2)发送方有发送移位寄存器,接收方有接收移位寄存器
    (3)数据在发送方和接收方都是以字节为单位进行整字节处理的
    (4)数据在通信线上是以位为单位进行传输的。

    1.1.2串行通信的主要概念:

    (1)起始位、数据位、奇偶校验位、停止位(一帧数据)
    (2)波特率:通信的速率,每秒钟发送的bit位的个数,比如波特率9600就代表1秒钟发送9600个bit的二进制位。
    (3)流控:速率协商,完备通信需要流控,现在基本不需要流控了

    1.2 51单片机的串行通信

    (1)寄存器
    (2)查询方式与中断方式。一般接收用中断方式,查询方式用于发送。

    1.3STC51单片机串行通信相关寄存器

    (1)SCON 串行口控制寄存器
    (2)PCON波特率选择特殊寄存器(感觉这个稍微有点坑)
    (3)TMOD定时器模式选择寄存器(为设置波特率而设置的)

    在这里插入图片描述
    看数据手册中写的这个鬼玩意。。SMOD=1,串口通信方式123波特率加倍,后边有来一句SMOD=0,各种方式波特率加倍。复位时SMOD=0.
    那是不是默认情况下就是加倍呢?不是的,复位情况下是不加倍的。或者我拿的数据手册有错误,或者,我理解错了。。

    我说几点:
    (1)我们一般都用8位数据位模式,基本都使用方式1.所以我目前就管的方式1的情况。也实验的是方式1的情况。
    (2)实验了。波特率加倍是SMOD=1. 波特率不加倍SMOD=0;
    (3)计算波特率要注意:(不要觉得加倍了,我要4800的波特率就那2400来算,这样就错了。直接带公式算)
    例如:我们要4800的波特率。晶振是11.0592MHZ,工作在12T模式下
    如果波特率加倍:
    我要4800的波特率就把4800带进去算。不要想着加倍了,那拿2400算除了就是4800。。。。。因为我之前搞错了
    在这里插入图片描述
    波特率不加倍:
    在这里插入图片描述
    说白了加倍不加倍只是给TH1 与TL1中装载的计数值不同而已。

    1.3代码实战

    #include <reg51.h>
    
    // P3^0 RXD 
    // P3^1 TXD
    
    void delay(unsigned char t);
    void UartSendByte(unsigned char c);
    void UartInit(void);
    void SendString(unsigned char *str);
    
    
    void main(void)
    {
    	UartInit();
    	while(1)
    	{
    		//UartSendByte('A');
    		//	SendString("专业技能要强硬\r\n"); //发送中文是没有问题的。
    		//我们发送中文,单片机发送的是啥它是不管的。最终编译器都会
    	    //转化成bit位依次进行发送的.只不过一个英文字符占1个字节,也就是
    		//8bit,而一个汉字占2字节,16bit的区别而已。
    
    		delay(40);
    	}
    }
    
    void UartInit(void)
    {
    	//我们这里要用串口通信的方式1.对应的SM0 SM1分别为0 1.
    	//我们要配置成1位起始位 8位数据位 无奇偶校验位 1为停止位 波特率4800
    	//SCON 寄存器的8个位分别是:B7-B0依次为:SM0/FE SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI
    	// SM0/FE SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI
    	//	0	1	  0		1   0  0   0  0
    	//SM0 SM1 共同控制串口的工作方式。设置为方式1,8位UART波特率可变。为 0 1
    	//但是要注意。SM1要与PCON的第六位有点关系。要注意
    	// SM2 是允许方式2或者方式3多级通信的控制位,这里not care 那就为0吧
    	// REN 允许或禁止串行接收控制位。我们需要串口接收。REN= 1表示打开。
    	//TB8 RB8 都是设置方式2与方式3的。这里统统设置为0
    	//TI 发送中断请求位,我们发送一般都用查询方式,所以为0就ok.
    	//						  
    	//RI 串口接收完一帧数据后,由内部硬件置位,必须又软件复位。
    	SCON = 0x50;		//串行口控制寄存器
    
    	PCON = 0x80;		//波特率选择特殊功能寄存器, 我们选择波特率加倍
    						//这里的意思就是我们要4800的波特率,那么按2400算就可以了。
    
    
       	TMOD = 0x20; //定时器8为自动重装载定时器
    	//我们要设置波特率,工作在12T模式下, 定时器1的溢出率为 晶振频率/12/(256-TH1)
    	//波特率为:2^SMOD /32 *  晶振频率/12/(256-TH1)
    	TH1 = 244;
    	TL1 = 244;
    
    //	TH1 = 250;
    //	TL1 = 250;
    
    	//定时器1是不是要打开呢?
    
    	TR1 = 1;
    	//我们要串口中断接收,那么就要打开串口中断
       	ES = 1;	//串口中断开关
    	EA= 1; //总中断开关
    }
    
    void UartSendByte(unsigned char c)
    {
    	//我们要发送,要把要发送的数据放入发送移位寄存器中,即SBUF 。
    	//但是我们发送前需要检查串口这个时候有么有在忙,是不是正在发呢?要等上一次发
    	//完我们才能开始下一次发送。
    	SBUF = c;
    
    	while(!TI); //一次发送结束时,硬件就自动置位了。
    	
    
    	TI = 0;	//软件复位	
    }
    
    void delay(unsigned char t)
    {
    	unsigned char i,j,k;
    	for(i=0; i<200; i++)
    		//for(j=0; j<100; j++)
    			for(k=0; k<t;k++);
    }
    
    //发送字符串函数。
    void SendString(unsigned char *str)		//参数是指针
    {
    	while(*str !='\0' )				  //字符串是以\0结尾的
    	{
    		UartSendByte(*str);
    		str++;						  //地址加1.依次发送
    	}
    }
    
    
    //串口接收到PC机发给它东西,他就回传,又发给PC机
    void UartIsr(void) interrupt 4
    {
    	unsigned char temp;//临时变量用于存放读出的寄存器SBUF中的值。
    	//还是检测串口接收中断标志位。默认情况下为0,如果有数据来了,硬件就置位了
    	if(RI)
    	{
    	  	temp = SBUF;	
    		UartSendByte(temp);
    		RI = 0; 	//清中断标志
    	}			
    }
    
    //代码看着可能有些乱,因为好几个功能在同一个工程里实验的。用完一个用下一个就把一个屏蔽掉了。函数都是可用的。还有就是记得软件清除标志位。
    
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  • CAN总线采用的是异步串行通信,也就是没有单独的时钟线来保证各个收发器之间时钟的一致,每个收发器是按事先设置的波特率来对总线上的电平进行分位。因此波特率设置准确对CAN总线的稳定通信来说非常重要。 CAN总线里...

    CAN总线采用的是异步串行通信,也就是没有单独的时钟线来保证各个收发器之间时钟的一致,每个收发器是按事先设置的波特率来对总线上的电平进行分位。因此波特率设置准确对CAN总线的稳定通信来说非常重要。

    CAN总线里我们可以通过对CAN节点里的位定时寄存器的控制来实现不同波特率的通信。CAN协议里将一个位时间分为同步段、传播段、相位缓冲段1和相位缓冲段2。每个段的时间长度都可以用一个整数的基本时间单位表示,该基本时间单位由系统的时钟振荡器分频得到。

    图1 CAN位时间结构图

    图1 CAN位时间结构图

    同步段位于一个位的起始位置,CAN-bus规定跳变沿为同步信号,但是发送节点发送一个位跟接收节点接收到这个位之间存在网络传播延迟,传播段则是为了补偿这段传播延迟,由于采样点位置在相位缓冲段1跟相位缓冲段2之间,通过设置相位缓冲段1和相位缓冲段2的值,可以调整采样点位置,保证每个位采样点一致。缓冲段的长度调节范围则是由同步跳转宽度(SJW)决定。

    在这里插入图片描述

    图2 某ARM内核位时间特性寄存器结构图

    一个节点的波特率由SILM、LBKM、SJW、TS2、TS1和BRP等组合而成。

    SILM(静默模式)跟LBKM(回环模式)用于调试;

    SJW:同步跳转宽度;

    TS2/TS1:位时间里两个时间段的分配;

    BRP:波特率分频器,该区域定义了基本时间单元的长度。

    举个栗子,某著名车厂CAN通信标准里规定,通信速率为125 kbps时,应该采用单次采样,采样点位置设置在70%~77%之间。其位定时参数取值可见表1与表2。

    表1 LS_CAN通信速率与采样点参数

    在这里插入图片描述

    表2 LS_CAN可选时间份额与同步跳转带宽

    在这里插入图片描述

    采样点:采样点不能太靠前也不能太靠后,否则如果刚好处于一个位的上升沿或者下降沿区间,会造成识别错误,所以根据CIA105的规范,采样点在87.5%左右比较合适。但是一般我们可根据实际情况选取75%~85%之间;

    同步跳转宽度(SJW):SJW的值直接影响到重同步时相位缓冲段的可调节的范围,SJW的值可以在1~4之间选择,我们选择3、4可以使总线获得更宽的波特率容忍度;

    采样次数:分为单次采样跟三次采样,三次采样在设计之初虽然是为了过滤掉总线上毛刺,但是采用三次采样经常会影响SJW的跳转,所以实际应用中我们一般都会采用单次采样。

    了解设置波特率的原则后,我们采用ZLG致远电子的波特率计算软件,对25kbps波特率的设置参数进行计算,计算结果如图3。

    在这里插入图片描述

    图3 25kbps波特率计算参数

    根据上面提到的原则,我们选取采样点为75%,SJW为4,时间份额为14的一组参数,采用ZLG的CAN卡做验证。

    ·
    自动波特率识别:采用CANScope自动侦测波特率的功能,对CAN卡的波特率进行识别,识别结果为25kbps;

    在这里插入图片描述

    图4 自动侦测波特率

    采样点测试:采用CANScope对当前波特率下CAN卡的采样点进行测试,测试结果为75%;

    在这里插入图片描述

    图5 采样点测试

    位宽容忍度测试:采用CANScope对当前波特率下CAN卡进行位宽容忍度测试,测试其对波特率的容忍度情况,测试结果为24kbps~26kbps,容忍度情况较好;

    在这里插入图片描述

    图6 位宽容忍度测试

    位时间测试:用CANScope的眼图功能对当前波特率下CAN卡进行位时间测试,位时间为40us,与25kbps波特率的位时间相符。

    在这里插入图片描述

    图7 眼图测试位时间

    通过对波特率计算器计算出来的波特率寄存器设置参数进行验证,发现测试结果跟我们的预期结果一致,因此在使用特殊波特率时,我们可以借助波特率计算器来快速计算出位定时寄存器的参数值。下面我们给出一些可参考的特殊波特率的参数:

    在这里插入图片描述

    图8 特殊波特率参考表

    参考链接:https://zhuanlan.zhihu.com/p/34297515

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  • 异步通信SCI/UART大概是我们最最最常用的外设了吧(无以言表,只能用连续三个最来表示了),呵呵,目前绝大数的应用都离不开串口,串口配置...本篇博客的主要内容是想聊一聊串口初始化时波特率计算问题,下面走起~
  • CAN总线采用的是异步串行通信,也就是没有单独的时钟线来保证各个收发器之间时钟的一致,每个收发器是按事先设置的波特率来对总线上的电平进行分位。因此波特率设置准确对CAN总线的稳定通信来说非常重要。CAN总线里...

    CAN总线采用的是异步串行通信,也就是没有单独的时钟线来保证各个收发器之间时钟的一致,每个收发器是按事先设置的波特率来对总线上的电平进行分位。因此波特率设置准确对CAN总线的稳定通信来说非常重要。

    CAN总线里我们可以通过对CAN 节点里的位定时寄存器的控制来实现不同波特率的通信。CAN协议里将一个位时间分为同步段、传播段、相位缓冲段1和相位缓冲段2。每个段的时间长度都可以用一个整数的基本时间单位表示,该基本时间单位由系统的时钟振荡器分频得到。

    同步段位于一个位的起始位置,CAN-bus规定跳变沿为同步信号,但是发送节点发送一个位跟接收节点接收到这个位之间存在网络传播延迟,传播段则是为了补偿这段传播延迟,由于采样点位置在相位缓冲段1跟相位缓冲段2之间,通过设置相位缓冲段1和相位缓冲段2的值,可以调整采样点位置,保证每个位采样点一致。缓冲段的长度调节范围则是由同步跳转宽度(SJW)决定。

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    图 1 CAN位时间结构图

    简单的了解了CAN总线位时间的分段后,我们来看看一个节点的波特率到底要如何设置。如图2是某ARM内核的CAN位时间特性寄存器 (CAN_BTR)。

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    图 2 某ARM内核位时间特性寄存器结构图

    SILM(静默模式)跟LBKM(回环模式)用于调试;

    SJW:同步跳转宽度;

    TS2/TS1:位时间里两个时间段的分配;

    BRP:波特率分频器,该区域定义了基本时间单元的长度;

    例如某著名车厂CAN通信标准里规定,通信速率为125 kbps时,应该采用单次采样,采样点位置设置在70%~77%之间。其位定时参数取值可见表1与表2。

    表 1 LS_CAN通信速率与采样点参数

    90561b3ced0165b08b2b38d073f6b840.png

    表 2 LS_CAN可选时间份额与同步跳转带宽

    6852f0b0f8225ff72bbb2157d8680ec0.png

    采样点:采样点不能太靠前也不能太靠后,否则如果刚好处于一个位的上升沿或者下降沿区间,会造成识别错误,所以根据CIA105的规范,采样点在87.5%左右比较合适。但是一般我们可根据实际情况选取75%~85%之间;

    同步跳转宽度(SJW):SJW的值直接影响到重同步时相位缓冲段的可调节的范围,SJW的值可以在1~4之间选择,我们选择3、4可以使总线获得更宽的波特率容忍度;

    采样次数:分为单次采样跟三次采样,三次采样在设计之初虽然是为了过滤掉总线上毛刺,但是采用三次采样经常会影响SJW的跳转,所以实际应用中我们一般都会采用单次采样。

    了解设置波特率的原则后,我们采用ZLG的波特率计算软件,对25kbps波特率的设置参数进行计算,计算结果如图3。

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    图 3 25kbps波特率计算参数

    根据上面提到的原则,我们选取采样点为75%,SJW为4,时间份额为14的一组参数,采用ZLG的CAN卡做验证。

    · 自动波特率识别:采用CANScope自动侦测波特率的功能,对CAN卡的波特率进行识别,识别结果为25kbps;

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    图 4 自动侦测波特率

    · 采样点测试:采用CANScope对当前波特率下CAN卡的采样点进行测试,测试结果为75%;

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    图 5 采样点测试

    · 位宽容忍度测试:采用CANScope对当前波特率下CAN卡进行位宽容忍度测试,测试其对波特率的容忍度情况,测试结果为24kbps~26kbps,容忍度情况较好;

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    图 6 位宽容忍度测试

    · 位时间测试:用CANScope的眼图功能对当前波特率下CAN卡进行位时间测试,位时间为40us,与25kbps波特率的位时间相符。

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    图 7 眼图测试位时间

    通过对波特率计算器计算出来的波特率寄存器设置参数进行验证,发现测试结果跟我们的预期结果一致,因此在使用特殊波特率时,我们可以借助波特率计算器来快速计算出位定时寄存器的参数值。下面我们给出一些可参考的特殊波特率的参数:

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    2020-09-29 20:33:31
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    2020-08-12 21:18:46
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    2010-07-25 09:13:48
    串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通行的端口,这些参数必须匹配: a,波特率:这是一个衡量通信速度的参数。它表示每秒钟传送的bit的个数。例如300波特表示每秒钟发送300个...
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  • 码率(波特率)2.通讯的起始与停止位3.有效数据4.校验位附二、STM32 的串口简介USART 功能框图1.功能引脚2.数据收发单元数据寄存器DR通信状态标志位3.控制器***发送器******接收器***起始位检测 一、串口通信概述 ...

空空如也

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异步通信波特率计算