Userò un cristallo da 8 MHz per far funzionare il mio microcontrollore a 16 MIPS (PLL 4x, istruzioni ciclo 2). Tuttavia, 8 MHz non si dividono in nessuna frequenza UART AFAIK ... quindi quanto sono critiche queste frequenze? Ho intenzione di utilizzare 115.200 baud.
UART può funzionare entro ± 1%? Se questo non funziona, quale frequenza devo usare? (Vorrei avvicinarmi il più possibile a 16 MIPS, per la massima velocità di elaborazione.) Se è importante, sto usando un PIC24FJ64GA004.
Risposte:
Se sei entro l'1%, dovresti essere OK.
Supponiamo che il tuo UART utilizzi un clock di sovracampionamento 16x, ad esempio, puoi impostarlo da 1.843.200 Hz a 16x oltre i 115.200 bps. (il sovracampionamento in questo modo è abbastanza comune) Questo consente all'UART di contare 8 over-clock dal fronte di discesa del bit di inizio, in modo da poter localizzare il centro delle celle di bit entro +/- un periodo di over-clock, dopo che conta 16 periodi di over-clock per determinare quando campionare i dati.
Se si assume che possa colpire il centro del bit iniziale, quindi per mantenere il campionamento dei dati seriali nelle celle di bit corrette su 8 bit di dati, la frequenza di clock deve rimanere tra (8-0,5) / 8 e (8 + 0,5 ) / 8 o +/- 6,25% della velocità in bit prevista. L'overclocking più elevato si avvicina alla condizione ideale di colpire il centro del bit di partenza, ma 8x o 16x sono in genere abbastanza vicini da poter supporre che un disadattamento del 5% funzionerà.
Tuttavia, non puoi contare sul fatto che l'altra parte sia perfettamente in frequenza. Se colleghi un dispositivo con una velocità del 4% a un dispositivo con una lente del 4%, avrai un problema. Ho incontrato almeno un caso in cui un PC funzionava un po 'lentamente e un dispositivo un po' veloce, e i due potevano comunicare solo marginalmente, anche se lo stesso dispositivo andava bene con altri PC e il PC andava bene con altri dispositivi. (O-scoped questi a circa 112kbps e 119kbps) Per questo motivo è bene provare a colpire la frequenza nominale il più vicino possibile. Non ho mai visto nulla nel 2% del valore nominale avere un problema.
La solita cosa da fare è utilizzare una frequenza di clock principale che fornisce un numero intero multiplo della frequenza di sovracampionamento UART prevista per la velocità di trasmissione. Ad esempio, se si desidera una CPU in esecuzione a circa 8 MHz, è possibile utilizzare un oscillatore a 7,3728 MHz, che può essere diviso per 4 per ottenere 1,8432 MHz, che risulta esattamente 16 volte 115200.
L'1% delle menzioni @JustJeff non è richiesto. La maggior parte degli UART consente un errore di mezzo bit sull'ultimo bit. Il più delle volte un frame è composto da 1 bit di avvio, 8 bit di dati e 1 bit di stop, per un totale di 10 bit. Mezzo bit su 10 bit è del 5% (il 6,25% di JustJeff non tiene conto del bit di inizio e di fine).
JustJeff ha dimenticato il bit di inizio, ma Stevenh ha aggiunto il bit di stop. Supponendo che il protocollo comune di 8 bit di dati, 1 bit di inizio e nessun bit di parità (il numero di bit di stop non contano), ci sono 8 1/2 bit di volte dal bordo anteriore del bit di avvio al centro del ultimo bit di dati. In genere, si desidera che il ricevitore esegua il campionamento dell'ultimo bit entro 1/4 di tempo. Si noti che 1/2 bit è la soglia di errore garantita. Qualsiasi cosa lì vicino diventa irraggiungibile poiché c'è sempre un po 'di rumore elettrico e jitter.
1/4 diviso per 8 1/2 = 2,94%.
Come menzionato da JustJeff, la maggior parte delle implementazioni di UART in realtà campionano i dati in arrivo con un clock asincrono 16x. Ciò aggiunge un'altra incertezza di tempo a 1/16 bit poiché questo è l'errore con il quale è possibile misurare il fronte iniziale del bit di avvio. 1/16 bit di tempo su 8 1/2 bit è un altro .74%. Ciò deriva dal budget degli errori calcolato in precedenza. Si finisce con il 2,2% di mancata corrispondenza dell'orologio per il ricevitore per campionare l'ultimo bit entro 1/4 bit dal suo centro.
Come altri hanno già detto, l'uso di un cristallo a 7,3728 MHz è una pratica comune quando è richiesta una baud rate accurata. Di solito è possibile organizzare l'esecuzione della CPU vicino alla sua velocità massima mentre si colpisce la velocità di trasmissione UART in errore di cristallo.
Un punto non ancora menzionato è che alcuni dispositivi prevedono di trasmettere un byte di dati per ogni byte di dati che ricevono. Se tale dispositivo viene alimentato continuamente di dati, la sua velocità di trasmissione è persino dello 0,1% più lenta di quella del dispositivo di trasmissione e non ha la possibilità di inviare bit di arresto leggermente ridotti, la sua uscita cadrà di un byte indietro ogni 1000 consecutivi byte che entrano. Se il dispositivo è limitato a 16 byte di buffering, lascerà cadere un byte di dati dopo aver superato circa 16.000 e successivamente lascerà cadere circa un byte per mille. Vale la pena notare che i cosiddetti modem "1200 baud" funzionano effettivamente a una velocità leggermente superiore a 1200 bit / secondo (penso che sia circa 1202) proprio per questo motivo (in modo che anche se il trasmettitore è dello 0,15% più veloce di quanto dovrebbe essere,