波特率的計算

STM32下的波特率和串口外設(shè)時鐘息息相關(guān)，USART 1的時鐘來源于APB2，USART 2-5的時鐘來源于APB1。在STM32中，有個波特率寄存器USART_BRR，如下：

STM32串口波特率通過USART_BRR進行設(shè)置，STM32的波特率寄存器支持分?jǐn)?shù)設(shè)置，以提高精確度。USART_BRR的前4位用于表示小數(shù)，后12位用于表示整數(shù)。但是它還不是我們想要設(shè)置的波特率，想要設(shè)置我們串口的波特率大小還需要進行計算。其實有關(guān)波特率的計算是下面這一條表達(dá)式：

從上面的表達(dá)式，我們引入了一個新量USARTDIV，它表示對串口的時鐘源fck進行分頻。假設(shè)我們已知道了波特率和fck時鐘頻率的大小，那么通過上式便可以計算出USARTDIV的具體大小，然后再通過USART的值大小對波特率寄存器進行設(shè)置。

USARTDIV通過上面的表達(dá)式得出，是一個帶有小數(shù)的浮點數(shù)（如27.75）。將小數(shù)部分和整數(shù)部分分開，分別得到一個整數(shù)值n（如27）和一個小數(shù)值m（如0.75）。有了這兩個值我們便可以填寫USART_BRR寄存器進而設(shè)置我們串口波特率大小了。

將整數(shù)部分m（27 = 0x1B）直接寫入USART_BRR的后12位部分；將小數(shù)部分n乘以16后得到的整數(shù)值（如0.75 x 16 = 12 = 0xC）寫入USART_BRR前4位部分,最后USART_BRR的值為0x1BC。

注意：如果小數(shù)部分乘以16之后仍帶有小數(shù)，則要四舍五入去除小數(shù)部分得到一個新的整數(shù)，再將其寫入USART_BRR的前四位。

為什么在計算波特率的公式中要乘以16？

?我們知道串口通信是通過TXD和RXD這兩條線進行通信的，當(dāng)接收器的RXD連接著發(fā)送器的TXD，接收器的TXD連接著發(fā)送器的RXD，接收器和發(fā)送器可以通過RXD和TXD互傳數(shù)據(jù)。當(dāng)接收器檢測到RXD這條線的電平被拉為低電平，立即開始接收發(fā)送器發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，剛剛那個低電平只是一個告知接收器可以接收數(shù)據(jù)的起始位而已。

在數(shù)據(jù)的傳輸中，信號可能受到一些干擾而產(chǎn)生一些抖動，如下圖。如果接收端只對這些信號數(shù)據(jù)采樣一次，那么它有可能采樣到的是抖動的不準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，進而使數(shù)據(jù)傳輸不準(zhǔn)確，所以接收端在采樣數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)，通常都要采樣多次，然后通過比較獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

前面已經(jīng)說過，USARTDIV，它表示對串口的時鐘源fck進行分頻，而這16表示的正是1bit數(shù)據(jù)的采樣次數(shù)。為什么呢？

，將這個表達(dá)式的分子分母倒過來，可以得到下面這條表達(dá)式

每一位的傳輸時間只有1/TX_baud，這個總時間除以16，所以每采樣一次的時間正好是T1，即新分頻后的周期。而初始的串口時鐘信號來自于APBx，APBx時鐘信號需要經(jīng)過分頻才會等于T1，所以才需要分頻USARTDIV。
編輯：hfy