ฉันกำลังจะใช้คริสตัลขนาด 8 MHz เพื่อใช้งานไมโครคอนโทรลเลอร์ของฉันที่ 16 MIPS (คำแนะนำ PLL 4x, 2 รอบ) อย่างไรก็ตาม 8 MHz ไม่ได้แบ่งเป็นความถี่ UART AFAIK ใด ๆ ... ความถี่ที่สำคัญเหล่านี้เป็นอย่างไร ฉันวางแผนที่จะใช้ 115,200 บอด
UART สามารถวิ่งได้ภายใน± 1% หรือไม่? หากวิธีนี้ใช้ไม่ได้ฉันควรใช้ความถี่ใด (ฉันต้องการได้มากถึง 16 MIPS ให้มากที่สุดเพื่อความเร็วในการประมวลผลสูงสุด) หากเป็นเรื่องสำคัญฉันกำลังใช้ PIC24FJ64GA004
คำตอบ:
หากคุณอยู่ในระยะ 1% คุณควรจะยอมรับ
สมมติว่า UART ของคุณใช้นาฬิกาสุ่มตัวอย่างขนาด 16x ตัวอย่างเช่นคุณสามารถตั้งค่าเป็น 1,843,200 Hz เป็น 16x สำหรับ oversample 115,200 bps (การสุ่มตัวอย่างแบบนี้ค่อนข้างธรรมดา) สิ่งนี้ทำให้ UART นับ 8 โอเวอร์คล็อกจากขอบตกของบิตเริ่มต้นดังนั้นมันสามารถค้นหาตำแหน่งกึ่งกลางของเซลล์บิตภายใน +/- หนึ่งรอบเวลาของโอเวอร์โอเวอร์หลังจาก ซึ่งจะนับปิด 16 ช่วงเวลาของการทำงานล่วงเวลาเพื่อกำหนดเวลาที่จะสุ่มตัวอย่างข้อมูล
หากคุณคิดว่ามันสามารถกดที่กึ่งกลางของบิตเริ่มต้นจากนั้นเพื่อเก็บตัวอย่างข้อมูลอนุกรมในเซลล์บิตที่ถูกต้องใน 8 บิตบิตความถี่นาฬิกาจะต้องอยู่ระหว่าง (8-0.5) / 8 และ (8 + 0.5 ) / 8 หรือ +/- 6.25% ของอัตราบิตที่ต้องการ การโอเวอร์คล็อกที่สูงขึ้นเข้าใกล้กับสภาพที่เหมาะสมที่สุดของการกดปุ่มตรงกลางของบิตเริ่มต้น แต่ปกติแล้ว 8x หรือ 16x นั้นใกล้พอที่คุณสามารถสันนิษฐานได้ว่า 5% ไม่ตรงกัน
อย่างไรก็ตามคุณไม่สามารถวางใจได้ว่าอีกด้านหนึ่งจะมีความถี่สมบูรณ์แบบ หากคุณเชื่อมต่ออุปกรณ์ที่รวดเร็ว 4% กับอุปกรณ์ที่ช้า 4% คุณจะมีปัญหา ฉันพบกรณีอย่างน้อยหนึ่งกรณีที่พีซีทำงานช้าและอุปกรณ์เร็วเล็กน้อยและทั้งสองสามารถสื่อสารกันได้เล็กน้อยแม้ว่าอุปกรณ์เดียวกันนั้นใช้ได้กับพีซีเครื่องอื่นและพีซีก็ใช้ได้ดี อุปกรณ์ (กำหนดขอบเขตเหล่านี้ประมาณ 112kbps และ 119kbps) ด้วยเหตุนี้จึงเป็นเรื่องดีที่จะพยายามใช้ความถี่เล็กน้อยให้ใกล้เคียงที่สุด ฉันไม่เคยเห็นอะไรเลยภายใน 2% ของผู้มีปัญหา
สิ่งที่ต้องทำตามปกติคือใช้อัตรานาฬิกาหลักที่ให้อัตราการสุ่มตัวอย่างเกินจำนวน UART จำนวนเต็มคูณกับอัตรา baud ตัวอย่างเช่นหากคุณต้องการให้ CPU ทำงานที่ประมาณ 8MHz คุณอาจใช้ออสซิลเลเตอร์ 7.3728MHz ซึ่งสามารถหารด้วย 4 เพื่อรับ 1.8432MHz ซึ่งเกิดขึ้นเป็น 16 คูณ 115200
ไม่จำเป็นต้องระบุ 1% @JustJeff UART ส่วนใหญ่อนุญาตให้มีข้อผิดพลาดครึ่งบิตในบิตสุดท้าย เวลาส่วนใหญ่ของเฟรมประกอบด้วยบิตเริ่มต้น 1 บิต 8 ดาต้าบิตและบิตหยุด 1 ครั้งรวมเป็น 10 บิต ครึ่งหนึ่งของบิต 10 บิตคือ 5% (JustJeff ของ 6.25% ไม่ได้ใช้การเริ่มต้นและหยุดบิตในบัญชี)
JustJeff ลืมเกี่ยวกับบิตเริ่มต้น แต่ Stevenh เพิ่มบิตหยุด สมมติว่าโพรโทคอลทั่วไปของบิตข้อมูล 8 บิตเริ่มต้น 1 บิตและไม่มีแพริตีบิต (จำนวนบิตหยุดไม่สำคัญ) มี 8 1/2 บิตครั้งจากขอบนำของบิตเริ่มต้นจนถึงศูนย์กลางของ บิตสุดท้าย โดยทั่วไปคุณต้องการให้ผู้รับตัวอย่างบิตสุดท้ายนี้ภายในเวลา 1/4 บิต โปรดทราบว่า 1/2 บิตเป็นเกณฑ์ที่รับประกันว่าจะล้มเหลว ทุกสิ่งที่อยู่ใกล้ ๆ นั้นไม่น่าจะเกิดขึ้นได้เพราะมักมีเสียงรบกวนทางไฟฟ้าและกระวนกระวายใจอยู่เสมอ
1/4 หารด้วย 8 1/2 = 2.94%
ดังที่ JustJeff กล่าวถึงการใช้งาน UART ส่วนใหญ่จะสุ่มตัวอย่างข้อมูลขาเข้าด้วยนาฬิกาแบบอะซิงโครนัส 16 เท่า นั่นเพิ่มความไม่แน่นอนอีกครั้ง 1/16 บิตเนื่องจากเป็นข้อผิดพลาดที่สามารถนำขอบของบิตเริ่มต้น การหมดเวลาบิต 1/16 จาก 8 1/2 บิตเป็นอีก 0.74% ที่มาจากงบประมาณข้อผิดพลาดที่คำนวณไว้ก่อนหน้านี้ คุณจบลงด้วยการอนุญาตให้นาฬิกาไม่ตรงกัน 2.2% เพื่อให้ผู้รับตัวอย่างบิตสุดท้ายภายใน 1/4 บิตเวลาของศูนย์
อย่างที่คนอื่น ๆ พูดกันว่าการใช้คริสตัล 7.3728MHz เป็นเรื่องธรรมดาเมื่อจำเป็นต้องใช้อัตราการรับส่งข้อมูลที่แม่นยำ โดยปกติคุณสามารถจัดเรียงเพื่อรัน CPU ใกล้กับอัตราสูงสุดในขณะที่กดปุ่มอัตราการรับส่งข้อมูล UART ภายในข้อผิดพลาดแบบคริสตัล
ประเด็นหนึ่งที่ยังไม่ได้กล่าวถึงคืออุปกรณ์บางอย่างคาดว่าจะส่งข้อมูลเป็นไบต์สำหรับข้อมูลทุกไบต์ที่ได้รับ หากอุปกรณ์ดังกล่าวได้รับการป้อนข้อมูลอย่างต่อเนื่องอัตราการรับส่งข้อมูลจะช้ากว่าอุปกรณ์ส่งสัญญาณถึง 0.1% และไม่มีความสะดวกในการส่งบิตหยุดที่หดเล็กน้อย ไบต์ที่มาหากอุปกรณ์ถูก จำกัด ไว้ที่ 16 ไบต์ของการบัฟเฟอร์มันจะวางข้อมูลเป็นไบต์หลังจากผ่านไปประมาณ 16,000 และจะลดลงประมาณหนึ่งไบต์ต่อพันหลังจากนั้น มันคุ้มค่าที่จะทราบว่าโมเด็มที่เรียกว่า "1200 baud" ใช้งานได้จริงในอัตราที่สูงกว่า 1200 บิต / วินาทีเล็กน้อย (ฉันคิดว่ามันประมาณ 1202) ด้วยเหตุผลนี้อย่างแม่นยำ (ดังนั้นแม้ว่าเครื่องส่งสัญญาณจะเร็วกว่า 0.15% ก็ตาม จะเป็น