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[8/16-bit MCU] NXP ARM自动波特率的实现

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 楼主| Roderman_z 发表于 2016-1-17 20:49 | 显示全部楼层 |阅读模式
ARM, NXP, UART, AC, 寄存器
NXP ARM自动波特率的实现：随着应用的需要，自动波特率已经不是什么新奇的概念了。在以前要实现自动波特率，一般都会用个定时器来计算数据长度，从而获取波特率。在NXP芯片的串口中直接添加了一个定时器，自动实现波特率的计算，只需要正确设置好寄存器就可以了，非常简单实用，下面我们就讲讲实现的方式以及注意事项。

下面我们以LPC1700系列芯片为例进行详细介绍说明：
  lpc1700的四个UART都有UARTn Auto-baud控制寄存器寄存器，这个寄存器用于对自动波特率的设置，用户可以自由地读写。具体描述如下：



1．自动波特率（Auto-baud）
UARTn auto-baud功能可用于测量基于“AT”协议（Hayes命令）的输入波特率。如果auto-baud功能被使能，那么auto-baud功能部件将测量接收数据流中的1位所消耗的时间，并根据这个结果来设置除数锁存寄存器UnDLM和UnDLL。
       Auto-baud功能是通过置位UnACR起始位来启动的，并通过清零UnACR起始位来停止。Auto-baud一旦结束，起始位就将自动清零，并且对该起始位进行读取将会返回auto-baud的状态（挂起/完成）。
       可通过设置UnACR模式位来使用两种auto-baud测量模式。在模式0下，波特率是通过对UARTn RX管脚上两个连续的下降沿进行测量（起始位的下降沿和第一位的下降沿）来得到的。而在模式1下，波特率则是通过测量UARTn RX管脚上的下降沿和后续的上升沿之间的时间（起始位的长度）来得到的。
如果出现超时（速率测量计数器溢出），UnACR AutoRestart位可用于自动重启波特率测量。如果该位被置位，速率测量将会在UARTn RX管脚的下一个下降沿重新启动。
Auto-baud功能会产生两种中断：
     UnIIR ABTOInt中断（UnIER ABToIntEn置位且自动波特率测量寄存器溢出）；
     UnIIR ABEOInt中断（UnIER ABEOIntEn置位且auto-baud已经成功完成）。
     Auto-baud中断必须通过置位相应的UnACR ABTOIntClr位和ABEOIntEn位来清零。在auto-baud期间，小数波特率发生器通常被禁用（即DIVADDVAL = 0）。但是，如果波特率发生器被启动（即DIVADDVAL > 0），那么它将影响UARTn Rx管脚波特率的测量，但UnFDR寄存器的值在速率测量后不会被修改。此外，当使用auto-baud时，任何对UnDLM和UnDLL寄存器的写操作都必须在写UnACR寄存器之前完成。UARTn支持的最小和最大波特率受PCLK、数据的位数、停止位以及校验位的影响。

通过公式我们不难算出，外部晶振12MHz，CUP内核频率100MHz，外设频率为25MHz时，最小波特率为95，最大为142045。完全满足我们的所有需要。。。

2．Auto-baud模式
当软件执行“AT”命令时，它采用期望的字符格式对UARTn进行配置，并置位UnACR起始位。用户不必关心除数锁存器UnDLM和UnDLM内的初始值。由于字母“A”或“a”的ASCII编码（“A”= 0x41，“a”= 0x61）的关系，UART1 Rx管脚所发送的起始位以及期望字符的LSB是由两个下降沿来限定的。当UnACR起始位被置位时，auto-baud协议将执行以下阶段：
     a) UnACR起始位一置位，波特率测量计数器立即复位，同时UARTn UnRSR复位。UnRSR波特率切换为最高速率。
     b) UARTn Rx管脚上的下降沿触发起始位的开始。波特率测量计数器将开始对PCLK（可选择被小数波特率发生器预分频）进行计数。
     c) 在接收起始位的过程中，RSR波特率输入端会产生16个脉冲，脉冲频率和（小数波特率发生器预分频）UARTn输入时钟相同，这样，保证了起始位存放在UnRSR中。
    d) 在接收起始位的过程中（以及模式0下的字符LSB），速率计数器将随着被预分频的UART1输入时钟（PCLK）递增。
    e) 如果是模式0，那么速率计数器将会在UARTn RX管脚的下一个下降沿停止。如果是模式1，那么速率计数器将会在UARTn RX管脚的下一个上升沿停止。
    f) 速率计数器的值被载入到UnDLM/UnDLL中，并且波特率将会切换到正常操作模式。在设置完UnDLM/UnDLL后，如果auto-baud结束中断被使能，UnIIR ABEOInt将会被置位。接着UnRSR继续接受“A/a”字符剩下的其它位。
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 楼主| Roderman_z 发表于 2016-1-17 20:49 | 显示全部楼层
通过上面的介绍可以看出，自动波特率下，并没有使用小数波特率，那么在12MHz外部晶振下，将产生很大的误差，甚至有可能，自动设别的波特率根本不能应用。那么应该怎样解决这个问题呢？
      在前面的帖子《NXP ARM微处理器实现波特率的计算方法》中我们介绍了小数波特率的应用，那么我们能否把自动波特与小数波特率发生器结合以来呢？
当然答案是肯定的。下面我们就分别讲解这两种方法的结合使用
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  1. 01./********************************************************************************************************
    

  2. 02.* FunctionName : UART_AutoBaud()
    

  3. 03.* Description : 自动波特率
    

  4. 04.* EntryParameter : num - 串口(0~3), mode - 模式(0-模式0, 1-模式1, 2-关闭自动波特)
    

  5. 05.* ReturnValue : 返回自动识别的波特率
    

  6. 06.********************************************************************************************************/
    

  7. 07.u32 UART_AutoBaud(u8 num, u8 mode)
    

  8. 08.{
    

  9. 09.u8 i, k, dlm, dll;
    

  10. 10.u32 tmpBaud, tAbs, min;
    

  11. 11.u32 uartClock = SystemCoreClock / 4; // 外设时钟与内核时钟的比例
    

  12. 12.u32 baud[] = {300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 43000, 57600, 115200};
    

  13. 13.
    

  14. 14.if (mode >= 2)
    

  15. 15.{
    

  16. 16.LPC_UART[num]->ACR = (0x00 << ACR_START); // 关闭自动波特率
    

  17. 17.return 0;
    

  18. 18.}
    

  19. 19.else
    

  20. 20.{
    

  21. 21.LPC_UART[num]->ACR = (0x01 << ACR_START) | (mode << ACR_MODE); // 启动自动波特率
    

  22. 22.while (LPC_UART[num]->ACR & (0x01 << ACR_START) != 0)
    

  23. 23.{
    

  24. 24.; // 等等自动波特率完成
    

  25. 25.}
    

  26. 26.
    

  27. 27.UART_Dlab(num, ENABLE);
    

  28. 28.dlm = LPC_UART[num]->DLM; // 读波特率高8位
    

  29. 29.dll = LPC_UART[num]->DLL; // 读波特率低8位
    

  30. 30.tmpBaud = uartClock / (16 * (256*dlm + dll)); // 计算波特率
    

  31. 31.UART_Dlab(num, DISABLE);
    

  32. 32.
    

  33. 33.k = 0;
    

  34. 34.min = baud[10];
    

  35. 35.for (i=0; i
    

  36. 36.{
    

  37. 37.tAbs = abs(baud-tmpBaud); // 选择误差最小的设置
    

  38. 38.if (min > tAbs)
    

  39. 39.{
    

  40. 40.k = i;
    

  41. 41.min = tAbs;
    

  42. 42.}
    

  43. 43.}
    

  44. 44.
    

  45. 45.return (baud[k]); // 返回设置
    

  46. 46.}
    

  47. 47.}
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 楼主| Roderman_z 发表于 2016-1-17 20:50 | 显示全部楼层
上面是自动波特率识别的函数，由于再12MHz晶振情况下，识别的波特存在误差，所以我们会先把识别出来的波特率与我们常用的波特率进行比较，接近那个值，我们就认为实际使用的是那一个波特率。但是需要注意，如果用11.0592MHz或其倍数是晶振，识别出来的波特率应该是没有误差的，但是这个函数还是通用的。
通过上面的自动波特率函数获取波特率，实际上串口已经设置成这个波特率了，但是如果用有误差的晶振，而且如果误差已经超出我们的允许范围，那么就算设置了也不能正确通讯的。所以这个时候我们在结合我们前面计算的小数波特率发生器，设置波特率，产生小数分频，使其通讯误差在我们的允许范围这内就可以充分解决了这个问题了。
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  1. 1.if (bps > 0)
    

  2. 02.{
    

  3. 03.tmpBps = bps; // 手动设置波特率
    

  4. 04.}
    

  5. 05.else
    

  6. 06.{
    

  7. 07.tmpBps = UART_AutoBaud(num, 1); // 自动波特率
    

  8. 01.}
    

  9. 09.
    

  10. 10.if (UART_BaudSet(num, tmpBps) == TRUE) // 设置波特率
    

  11. 01.{
    

  12. 12.LPC_UART[num]->FCR = tri|LCR_FIFO_EN|LCR_RX_RST|LCR_TX_RST; // Enable and reset TX and RX FIFO.
    

  13. 13.LPC_UART[num]->IER = mode; // 设置串口工作模式
    

  14. 14.if (mode != UART_INQUIRY)
    

  15. 15.{
    

  16. 16.switch (num) // 使能中断
    

  17. 17.{
    

  18. 18.case UART0: NVIC_EnableIRQ(UART0_IRQn); break;
    

  19. 19.case UART1: NVIC_EnableIRQ(UART1_IRQn); break;
    

  20. 20.case UART2: NVIC_EnableIRQ(UART2_IRQn); break;
    

  21. 21.case UART3: NVIC_EnableIRQ(UART3_IRQn); break;
    

  22. 22.default: break;
    

  23. 23.}
    

  24. 24.}
    

  25. 25.}

通过上面的函数，再进行一次波特率设置，那么就可以解决任何情况下的波特率误差问题，从而实现代码的通用性了。这里表明了我们这里把自动波特率设置应用成自动波特率识别了。
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500days 发表于 2016-1-18 20:30 | 显示全部楼层
实现自动波特率的话最高是不是也只是115200啊
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