详解波特率发生器编程/计算/波特率选择

　　波特率发生器是什么

　　在信息传输通道中，携带数据信息的信号单元叫码元，每秒钟通过信道传输的码元数称为码元传输速率，简称波特率。它用单位时间内载波调制状态改变次数来表示。而波特率发生器的作用是从输入时钟转换出需要的波特率clk。常用于单片机方面。每秒钟通过信道传输的信息量称为位传输速率，简称比特率。比特率表示有效数据的传输速率。波特率与比特率的关系是比特率=波特率X单个调制状态对应的二进制位数。波特率是传输通道频宽的指标。

　　

　　波特率发生器的波特率编程

　　一个完整的由verilog实现的波特率发生器：

　　module baud_gen（

　　clk_50MHz， rst_p， bclk

　　）;

　　input clk_50MHz; /*输入的系统时钟，50MHz*/

　　input rst_p; /*复位脉冲，高电平有效*/

　　/* 倍频值16乘以9600波特率，即9600*16=153600，得到波特率发生器的实际输出信号频率为153.6kbit/s */

　　output bclk; // 输出信号：UART（串口）波特率发生器输出的时钟脉冲，频率：153.60kbps

　　//即每秒1536000个脉冲，*波特率发生器输出脉冲bclk，注意：除了主频分频之外，

　　//还决定了这个信号的占空比，在本例中输出信号占空比为 1:325

　　reg bclk; //寄存器数据类型bclk

　　reg ［8:0］ cnt; //寄存器数据类型cnt，9位，UART用它来记录接收到的主频脉冲个数，

　　//注意在修改输出波特率值时，若占空比小于1：511，需要增加该变量所占位数

　　//以下语句利用同步计数器完成时钟分频，

　　always @（posedge clk_50MHz） begin /* 每当信号clk_50MHz发生电平变化执行以下语句 */

　　if（rst_p） begin /* 如果复位脉冲信号为高电平执行以下语句 */

　　cnt 《= 0; //对主频信号计数器cnt做非阻塞方式复位赋值，赋值为逻辑0 。此后每当时钟信号到来就变。

　　bclk 《= 0; /* 寄存器变量bclk赋值为逻辑0，使该脉冲信号复位为低电平，以低电平作为开始*/

　　end

　　else begin

　　/* 50MHz除以153600（UART实际频率）等于325.5 即50_000_000 /153600 = 325.5（波特率除数） */

　　if（cnt 》 324） begin /*如果cnt的数值大于324，即cnt计数脉冲数等于325（0-324个脉冲）*/

　　cnt 《= 0; /* 50MHz主频信号计数器cnt值，被非阻塞方式复位*/

　　bclk 《= 1; /*串口波特率时钟脉冲信号bclk赋值为逻辑1，使该脉冲信号跳变到高电平周期*/

　　end

　　else begin

　　cnt 《= cnt + 1; /* 50MHz主频信号计数器cnt值被非阻塞方式增量赋值（加1） */

　　bclk 《= 0; //波特率发生器时钟脉冲信号bclk被非阻塞方式赋值为’0’，

　　//使该脉冲信号跳变到低电平周期*/

　　end

　　end

　　end

　　endmodule

　　

　　波特率计算

　　在串行通信中，收发双方对发送或接收的数据速率要有一定的约定，我们通过软件对MCS—51串行口编程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。

　　串行口的四种工作方式对应着三种波特率。由于输人的移位时钟的来源不同，所以，各种方式的波特率计算公式也不同。

　　一、方式0的波特率

　　方式0时，移位时钟脉冲由56（即第6个状态周期，第12个节拍）给出，即每个机器周期产生一个移位时钟，发送或接收一位数据。所以，波特率为振荡频率的十二分之一，并不受 PCON寄存器中SMOD的影响，即： 方式0的波特率=fosc/12

　　二、方式l和方式3的波特率

　　方式1和方式3的移位时钟脉冲由定时器T1的溢出率决定，故波特宰由定时器T1的 溢出率与SMOD值同时决定，即： 方式1和方式3的波特率=2SMOD/32·T1溢出率

　　其中，溢出率取决于计数速率和定时器的预置值。计数速率与TMOD寄存器中C/T的状态有关。当C/T=0时，计数速率=fosc/2；当C/T=1时，计数速率取决于外部输入时钟频率。

　　当定时器Tl作波特率发生器使用时，通常选用可自动装入初值模式（工作方式2），在 工作方式2中，TLl作为计数用，而自动装入的初值放在THl中，设计数初值为x，则每过“256一x”个机器周期，定时器T1就会产生一次溢出。为了避免因溢出而引起中断，此时应禁止T1中断。

　　波特率发生器的波特率选择

　　在串行通讯中，收发双方的数据传送率（波特率）要有一定的约定。在8051串行口的四种工作方式中，方式0和2的波特率是固定的，而方式1和3的波特率是可变的，由定时器T1的溢出率控制。

　　方式0

　　方式0的波特率固定为主振频率的1/12。

　　方式2

　　方式2的波特率由PCON中的选择位SMOD来决定，可由下式表示：

　　波特率=2的SMOD次方除以64再乘一个fosc，也就是当SMOD=1时，波特率为1/32fosc，当SMOD=0时，波特率为1/64fosc

　　方式1和方式3

　　定时器T1作为波特率发生器，其公式如下：

　　T1溢出率= T1计数率/产生溢出所需的周期数

　　式中T1计数率取决于它工作在定时器状态还是计数器状态。当工作于定时器状态时，T1计数率为fosc/12;当工作于计数器状态时，T1计数率为外部输入频率，此频率应小于fosc/24。产生溢出所需周期与定时器T1的工作方式、T1的预置值有关。

　　定时器T1工作于方式0：溢出所需周期数=8192-x 定时器T1工作于方式1：溢出所需周期数=65536-x

　　定时器T1工作于方式2：溢出所需周期数=256-x

　　因为方式2为自动重装入初值的8位定时器/计数器模式，所以用它来做波特率发生器最恰当。

　　当时钟频率选用11.0592MHZ时，取易获得标准的波特率，所以很多单片机系统选用这个看起来“怪”的晶振就是这个道理。

　　下表列出了定时器T1工作于方式2常用波特率及初值。

　　常用波特率 Fosc（MHZ） SMOD TH1初值 19200 11.0592 1 FDH 9600 11.0592 0 FDH 4800 11.0592 0 FAH 2400 11.0592 0 F4H 1200 11.0592 0 E8H

　　例如9600 11.0592 0 FDH

　　T1溢出率= T1计数率/产生溢出所需的周期数

　　产生溢出所需的周期数=256-FD（253）=3 SMOD=0 11059200/12*3 *1/32=9600