波特率的計(jì)算

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

STM32串口波特率通過USART_BRR進(jìn)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(jìn)行計(jì)算。其實(shí)有關(guān)波特率的計(jì)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(gè)新量USARTDIV，它表示對串口的時(shí)鐘源fck進(jìn)行分頻。假設(shè)我們已知道了波特率和fck時(shí)鐘頻率的大小，那么通過上式便可以計(jì)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(jìn)行設(shè)置。

USARTDIV通過上面的表達(dá)式得出，是一個(gè)帶有小數(shù)的浮點(diǎn)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(gè)整數(shù)值n（如27）和一個(gè)小數(shù)值m（如0.75）。有了這兩個(gè)值我們便可以填寫USART_BRR寄存器進(jìn)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U(xiǎn)SART_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U(xiǎn)SART_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(gè)新的整數(shù)，再將其寫入U(xiǎn)SART_BRR的前四位。

為什么在計(jì)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(jìn)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(gè)低電平只是一個(gè)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(dòng)，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(dòng)的不準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，進(jìn)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(shí)鐘源fck進(jìn)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(gè)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(shí)間只有1/TX_baud，這個(gè)總時(shí)間除以16，所以每采樣一次的時(shí)間正好是T1，即新分頻后的周期。而初始的串口時(shí)鐘信號來自于APBx，APBx時(shí)鐘信號需要經(jīng)過分頻才會(huì)等于T1，所以才需要分頻USARTDIV。

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