UART波特率计算及UART收发回显实验-电子发烧友网

18.4

UART波特率计算

决定串口波特率的寄存器有BRR（Bite Rate Rigister），SEMR（Serial Extended Mode Rigister）和MDDR（Modulation Duty Register）。波特率与寄存器的值的公式如图19_8 所示。N表示BRR寄存器的值，B是波特率，PCLK 是外设时钟的频率（单位：MHz）。BGDM（Baud Rate Generator Double-Speed Mode Select）在RA6M5中，SCI挂载在PHBIU（Peripheral High Speed Bus Interface Unit）总线上，使用时钟PCLKA，该时钟默认频率为100MHz。

图19-8 波特率和误差的计算公式

表1：波特率计算的相关参数描述

由于N存放的是整数，故只能将公式计算出来的值进行四舍五入，这样肯定会存在误差（Error）。例如，我们要配置当前波特率为115200bps。当 PCLK=100MHz，BGDM=0，ABCS=0,ABCSE=0，n=1，按照图19_8公式，当前N为：

则当前误差Error为：

由于N是四舍五入取得的，故Error有可能是负数，因此这里取绝对值。

大多数时候会有多组参数符合波特率要求，由于误差越大，收发出错的可能性越大，虽然可以用奇偶校验避免这个问题，但奇偶校验无法解决丢包问题，因此我们一般会选择误差最小的那组参数。例如：同样是要求波特率为115200bps，但此时BGDM=1，ABCS=0，ABCSE=0，n=0，则此时的N为：

当前误差Error为：

很明显这组参数的误差0.47%要小于上一组参数的 3.12%，因此我们会选择这一组参数。

因为可选参数有很多组，所以我们需要遍历所有可选的参数组合来寻找误差小的那组参数，毫无疑问的对用户来说是相当繁琐的。瑞萨官方当然也想到了这一点，因此读者在实际开发的过程中，可以直接使用FSP库的R_SCI_UART_BaudCalculate函数来计算出适当的参数组。在通过Smart Configuration配置串口的时候，Smart Configuration也会将适当的参数组计算出来，存放到hal_data.c当中，用户可以直接调用。

如果我们需要更小的误差，则需要在SEMR的BRME位（Bit Rate Modulation Enable）写1，使能比特率调制功能。此时波特率和寄存器之间的公式见图19_9。

图19-9 使用比特率调制功能时的波特率和误差的计算公式

该公式与未使用比特率调制功能时的公式大同小异，不管是BRR setting还是Error，都只是在分母添加了个系数（256/M），M是8位寄存器MDDR的值，取值范围（128~256），这极大的降低了波特率的误差。例如：

同样是要求波特率为115200bps，但此时 BGDM=1，ABCS=0，ABCSE=0，n=0，M=184，则此时N为：

当前误差Error为：

对比未使用波特率调制器时误差为0.47%，使用后为0.014%，误差降低到了原来的3%，效果可以说是相当的好，但是寻找效果最佳的M的值也是很繁琐的。读者只需调用FSP库的R_SCI_UART_BaudCalculate函数，就能找到最适合的参数组。这个函数的源码在r_sci_uart.c，如果读者对其实现过程感兴趣，可以翻看这个函数的源码。

18.5

实验1：UART收发回显

UART只需两根信号线即可完成双向通信，对硬件要求低，使得很多模块都预留UART接口来实现与其他模块或者控制器进行数据传输，比如GSM模块，WIFI模块、蓝牙模块等等。在硬件设计时，注意还需要一根“共地线”。

我们经常使用UART来实现控制器与电脑之间的数据传输。这使得我们调试程序非常方便，比如我们可以把一些变量的值、函数的返回值、寄存器标志位等等通过UART发送到串口调试助手，这样我们可以非常清楚程序的运行状态，当我们正式发布程序时再把这些调试信息去除即可。

我们不仅仅可以将数据发送到串口调试助手，我们还可以在串口调试助手发送数据给控制器，控制器程序根据接收到的数据进行下一步工作。

首先，我们来编写一个程序实现开发板与电脑通信，在开发板上电时通过UART发送一串字符串给电脑，然后开发板进入中断接收等待状态，如果电脑有发送数据过来，开发板就会产生中断，我们在中断服务函数接收数据，并马上把数据返回发送给电脑。

18.5.1

硬件设计

为利用UART实现开发板与电脑通信，需要用到一个USB转串口（UART）的芯片：CH340G。CH340G是一个USB总线的转接芯片，实现USB转 UART、USB转lrDA红外或者USB转打印机接口，我们使用其USB转UART功能。具体电路设计见图19_10a、图19_10b、图19_10c。

在下面的三块开发板的电路图中，CH340G的TXD 引脚与MCU芯片UART的RXD引脚连接，CH340G 的RXD引脚与MCU芯片UART的TXD引脚连接。CH340G芯片集成在开发板上，其地线（GND）已与控制器的GND连通。