串口通訊波特率出現(xiàn)誤差的因素

串口通訊（UART）是一種異步通訊，收發(fā)雙方需要按照約定的波特率進(jìn)行通訊。當(dāng)波特率出現(xiàn)誤差時(shí)，會(huì)導(dǎo)致通訊出錯(cuò)。那導(dǎo)致波特率出現(xiàn)誤差的因素都有哪些呢，今天就來分析一下。

1.分頻誤差

首先，波特率是根據(jù)系統(tǒng)時(shí)鐘分頻產(chǎn)生的，而系統(tǒng)時(shí)鐘和波特率可能不是整數(shù)倍的關(guān)系，所以分頻時(shí)也會(huì)產(chǎn)生誤差。但是目前大部分MCU的系統(tǒng)時(shí)鐘比較高，一般都在幾十MHz，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于串口通訊波特率，所以這個(gè)誤差影響很小。假設(shè)MCU時(shí)鐘為48MHz，波特率為115200，48MHz/115200=416.67，按照417分頻，實(shí)際波特率為48M/417=115108，誤差為（115200-115108）/115200，約為0.08%，這個(gè)誤差很小，對(duì)串口通訊沒什么影響。 但是，當(dāng)系統(tǒng)時(shí)鐘較低，或者波特率較高時(shí)，也就是兩者相差倍率較小時(shí)，這個(gè)誤差就不可忽視。 對(duì)于一些較早的51內(nèi)核的MCU，由于運(yùn)行頻率低，采用非整數(shù)的晶振（比如11.0592M等）就是為了使用常見波特率時(shí)（比如9600、115200），分頻的誤差盡量小。

2.時(shí)鐘誤差

其次，波特率的主要誤差還是取決于系統(tǒng)時(shí)鐘的誤差。那串口通訊對(duì)時(shí)鐘誤差的要求有多高呢？ 先看串口通訊時(shí)序圖：

串口通訊由起始位、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位、停止位組成。以常見的8N1為例，即1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，無校驗(yàn)，1位停止位。也就是說傳輸一個(gè)字節(jié)需要10bits。每一個(gè)字節(jié)都有一個(gè)起始位做同步，所以誤差只會(huì)在一個(gè)字節(jié)內(nèi)累計(jì)。 不難看出，在最后一個(gè)位采樣時(shí)，誤差最大，允許極限誤差為0.5位。按照每個(gè)字節(jié)10位計(jì)算，最大允許誤差為±0.5/10=±0.05，即±5%?？紤]到串口通訊涉及收發(fā)兩端，兩端都可能存在誤差，所以，每端的誤差最好控制在±2.5%以內(nèi)。 當(dāng)數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位等較多時(shí)，要求的時(shí)鐘誤差就更高一些?？紤]到上面所說的分頻誤差，一般來說，當(dāng)時(shí)鐘誤差小于±2%時(shí)，串口通信是比較可靠的。

原文標(biāo)題：UART波特率對(duì)時(shí)鐘精度的要求有多高？

文章出處：【微信公眾號(hào)：硬件攻城獅】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

審核編輯：湯梓紅