【转】STM32F429的USART波特率计算溢出Bug

只看该作者 · 2016-11-6 22:08

硬件平台是STM32F429，运行在 180MHz 主频下，固件库版本V1.2.1。使用 USART1 和 USART2 进行串口输出，但是用示波器一看，波特率明显不对。
我的代码如下：

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE); RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART6, ENABLE); USART_InitStruct.USART_BaudRate = 9600; USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1; USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No; USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Tx; USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; USART_Init(UART_CHN0, &USART_InitStruct); USART_Init(UART_CHN1, &USART_InitStruct); USART_Cmd(UART_CHN0, ENABLE); USART_Cmd(UART_CHN1, ENABLE); 一开始严重怀疑 USART_InitStruct.USART_BaudRate 的设置不应该那么简单，但仔细看了 USART_Init() 函数才发现这个波特率是自动计算出来的，也没有轻易怀疑官方固件库存在问题。网上别人也是这么写的，都没有问题。于是看了手册。这里说下 STM32 的波特率设置寄存器，其实是一个定点数存储器，如下：file:///D:/Documents/My%20Knowledge/temp/8961c1d2-a803-4e5e-9aee-760490bfe741.png从上图可以看出，该寄存器高 16 位无效，最低 4 位为小数部分，其余部分为整数部分。这样的设计可以使波特率更加精确。关于波特率的产生，有这么一段话来解释： “分数波特率的产生:接收器和发送器（RX和TX）都是设置城USARTDIV整数和小数寄存器中配置的值。TX/RX波特率=Fck/（16*USARTDIV)例子：从BRR寄存器的值计算得到USARTDIV如果DIV_Mantissa=27D，DIV_Fraction=12D(BRR=1BCH)，那么Mantissa(USARTDIV)=27DFraciton(USARTDIV)=12/16=0.75D因此，USARTDIV=27.75D”（其中，D表示十进制）

只看该作者 · 2016-11-6 22:09

按照这个说法，看了一下 USART_Init() 函数计算的 BRR 寄存器值，发现明显的不对，先给出 USART_Init() 函数中 BRR 寄存器计算部分的代码：

uint32_t tmpreg = 0x00, apbclock = 0x00;

uint32_t integerdivider = 0x00;

uint32_t fractionaldivider = 0x00;

/* Configure the USART Baud Rate */

RCC_GetClocksFreq(&RCC_ClocksStatus);

if ((USARTx == USART1) || (USARTx == USART6))

{

apbclock = RCC_ClocksStatus.PCLK2_Frequency;

}

else

{

apbclock = RCC_ClocksStatus.PCLK1_Frequency;

}

/* Determine the integer part */

if ((USARTx->CR1 & USART_CR1_OVER8) != 0)

{

/* Integer part computing in case Oversampling mode is 8 Samples */

integerdivider = ((25 * apbclock) / (2 * (USART_InitStruct->USART_BaudRate)));

}

else /* if ((USARTx->CR1 & USART_CR1_OVER8) == 0) */

{

/* Integer part computing in case Oversampling mode is 16 Samples */

integerdivider = ((25 * apbclock) / (4 * (USART_InitStruct->USART_BaudRate)));

}

tmpreg = (integerdivider / 100) << 4;

/* Determine the fractional part */

fractionaldivider = integerdivider - (100 * (tmpreg >> 4));

/* Implement the fractional part in the register */

if ((USARTx->CR1 & USART_CR1_OVER8) != 0)

{

tmpreg |= ((((fractionaldivider * 8) + 50) / 100)) & ((uint8_t)0x07);

}

else /* if ((USARTx->CR1 & USART_CR1_OVER8) == 0) */

{

tmpreg |= ((((fractionaldivider * 16) + 50) / 100)) & ((uint8_t)0x0F);

}

/* Write to USART BRR register */

USARTx->BRR = (uint16_t)tmpreg;

可以看出，这里用于计算的 Fck 是直接从寄存器中读出来的，读出的值是正确的。接下来计算整数部分，这里就出错了。进一步跟踪“integerdivider = ((25 * apbclock) / (4 * (USART_InitStruct->USART_BaudRate)));”这段代码，看汇编程序，发现当 apbclock 为 180,000,000 的时候计算结果是错的，原因在于 25*180000000=4500000000，已经超过了 2^32=4294967296 所能表示的最大数，因此计算结果溢出。

因此，将计算整数部分的代码修改如下：

/* Determine the integer part */

if ((USARTx->CR1 & USART_CR1_OVER8) != 0)

{

/* Integer part computing in case Oversampling mode is 8 Samples */

// integerdivider = ((25 * apbclock) / (2 * (USART_InitStruct->USART_BaudRate)));

integerdivider = ((25 * (apbclock / 2)) / (USART_InitStruct->USART_BaudRate));

}

else /* if ((USARTx->CR1 & USART_CR1_OVER8) == 0) */

{

/* Integer part computing in case Oversampling mode is 16 Samples */

// integerdivider = ((25 * apbclock) / (4 * (USART_InitStruct->USART_BaudRate)));

integerdivider = ((25 * (apbclock / 4)) / (USART_InitStruct->USART_BaudRate));

}

经测试验证，该计算结果正确，波特率正确，USART 能够正常通信。我在我的博客里再次质问下 ST 吧，这样的边界问题，你们不做测试么？

1万 · 2016-11-7 05:57

ST的算法其实就是脱裤子放屁。。。。。。
本来没有/8的选择的时候直接BRR=FPCLK / BAUD就简单准确。
后来搞个/8就麻烦无比。。。。。

1万 · 2016-11-7 06:03

本帖最后由戈卫东于 2016-11-7 06:18 编辑

if (OVR8)
{
BRR = (FPCLK / BAUD >> 1) & ~7ul + FPCLK / BAUD & 7ul;
}
else
{
BRR = FPCLK / BAUD;
}
就是这么简单。。。。还不会溢出。。。。
---------------------------------------------------------------
其实APBCLK最高是90M，他们的算法也正好不会溢出的。。。。。。

1万 · 2016-11-7 06:05

OVR8就别用了吧，算起来简单：BRR = FPCLK / BAUD;
你贴库函数是让我们看看它是多么的丑陋。。。。。对吧

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