详解波特率发生油画棒风景画手绘教程器编程/计算/波特率选择
本文摘要:波特率发生器是什么 在信息传输通道中,携带数据信息的信号单元叫码元,每秒钟通过信道传输的码元数称为码元传输速率,简称波特率。它用单位时间内载波调制状态改变次数来表示。而波特率发生器的作用是从输入时钟转换出需要的波特率clk。常用于单片机方面

  波特率发生器是什么

  在信息传输通道中,携带数据信息的信号单元叫码元,每秒钟通过信道传输的码元数称为码元传输速率,简称波特率。它用单位时间内载波调制状态改变次数来表示。而波特率发生器的作用是从输入时钟转换出需要的波特率clk。常用于单片机方面。每秒钟通过信道传输的信息量称为位传输速率,简称比特率。比特率表示有效数据的传输速率。波特率与比特率的关系是比特率=波特率X单个调制状态对应的二进制位数。波特率是传输通道频宽的指标。

  

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  波特率发生器的波特率编程

  一个完整的由verilog实现的波特率发生器:

  module baud_gen(

  clk_50MHz, rst_p, bclk

  );

  input clk_50MHz; /*输入的系统时钟,50MHz*/

  input rst_p; /*复位脉冲,高电平有效*/

  /* 倍频值16乘以9600波特率,即9600*16=153600,得到波特率发生器的实际输出信号频率为153.6kbit/s */

  output bclk; // 输出信号:UART(串口)波特率发生器输出的时钟脉冲,频率:153.60kbps

  //即每秒1536000个脉冲,*波特率发生器输出脉冲bclk,注意:除了主频分频之外,

  //还决定了这个信号的占空比,在本例中输出信号占空比为 1:325

  reg bclk; //寄存器数据类型bclk

  reg [8:0] cnt; //寄存器数据类型cnt,9位,UART用它来记录接收到的主频脉冲个数,

  //注意在修改输出波特率值时,若占空比小于1:511,需要增加该变量所占位数

  //以下语句利用同步计数器完成时钟分频,

  always @(posedge clk_50MHz) begin /* 每当信号clk_50MHz发生电平变化执行以下语句 */

  if(rst_p) begin /* 如果复位脉冲信号为高电平执行以下语句 */

  cnt 《= 0; //对主频信号计数器cnt做非阻塞方式复位赋值,赋值为逻辑0 。此后每当时钟信号到来就变。

  bclk 《= 0; /* 寄存器变量bclk赋值为逻辑0,使该脉冲信号复位为低电平,以低电平作为开始*/

  end

  else begin

  /* 50MHz除以153600(UART实际频率)等于325.5 即50_000_000 /153600 = 325.5(波特率除数) */

  if(cnt 》 324) begin /*如果cnt的数值大于324,即cnt计数脉冲数等于325(0-324个脉冲)*/

  cnt 《= 0; /* 50MHz主频信号计数器cnt值,被非阻塞方式复位*/

  bclk 《= 1; /*串口波特率时钟脉冲信号bclk赋值为逻辑1,使该脉冲信号跳变到高电平周期*/

  end

  else begin

  cnt 《= cnt + 1; /* 50MHz主频信号计数器cnt值被非阻塞方式增量赋值(加1) */

  bclk 《= 0; //波特率发生器时钟脉冲信号bclk被非阻塞方式赋值为’0’,

  //使该脉冲信号跳变到低电平周期*/

  end

  end

  end

  endmodule

  

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  波特率计算

  在串行通信中,收发双方对发送或接收的数据速率要有一定的约定,我们通过软件对MCS—51串行口编程可约定四种工作方式。其中,方式0和方式2的波特率是固定的,而方式1和方式3的波特率是可变的,由定时器T1的溢出率决定。

  串行口的四种工作方式对应着三种波特率。由于输人的移位时钟的来源不同,所以,各种方式的波特率计算公式也不同。

  一、方式0的波特率

  方式0时,移位时钟脉冲由56(即第6个状态周期,第12个节拍)给出,即每个机器周期产生一个移位时钟,发送或接收一位数据。所以,波特率为振荡频率的十二分之一,并不受 PCON寄存器中SMOD的影响,即: 方式0的波特率=fosc/12

  二、方式l和方式3的波特率

  方式1和方式3的移位时钟脉冲由定时器T1的溢出率决定,故波特宰由定时器T1的 溢出率与SMOD值同时决定,即: 方式1和方式3的波特率=2SMOD/32·T1溢出率

  其中,溢出率取决于计数速率和定时器的预置值。计数速率与TMOD寄存器中C/T的状态有关。当C/T=0时,计数速率=fosc/2;当C/T=1时,计数速率取决于外部输入时钟频率。

  当定时器Tl作波特率发生器使用时,通常选用可自动装入初值模式(工作方式2),在 工作方式2中,TLl作为计数用,而自动装入的初值放在THl中,设计数初值为x,则每过“256一x”个机器周期,定时器T1就会产生一次溢出。为了避免因溢出而引起中断,此时应禁止T1中断。

  波特率发生器的波特率选择

  在串行通讯中,收发双方的数据传送率(波特率)要有一定的约定。在8051串行口的四种工作方式中,方式0和2的波特率是固定的,而方式1和3的波特率是可变的,由定时器T1的溢出率控制。

  方式0

  方式0的波特率固定为主振频率的1/12。

  方式2

  方式2的波特率由PCON中的选择位SMOD来决定,可由下式表示:

  波特率=2的SMOD次方除以64再乘一个fosc,也就是当SMOD=1时,波特率为1/32fosc,当SMOD=0时,波特率为1/64fosc

  方式1和方式3

  定时器T1作为波特率发生器,其公式如下:

  T1溢出率= T1计数率/产生溢出所需的周期数

  式中T1计数率取决于它工作在定时器状态还是计数器状态。当工作于定时器状态时,T1计数率为fosc/12;当工作于计数器状态时,T1计数率为外部输入频率,此频率应小于fosc/24。产生溢出所需周期与定时器T1的工作方式、T1的预置值有关。

  定时器T1工作于方式0:溢出所需周期数=8192-x 定时器T1工作于方式1:溢出所需周期数=65536-x

  定时器T1工作于方式2:溢出所需周期数=256-x

  因为方式2为自动重装入初值的8位定时器/计数器模式,所以用它来做波特率发生器最恰当。

  当时钟频率选用11.0592MHZ时,取易获得标准的波特率,所以很多单片机系统选用这个看起来“怪”的晶振就是这个道理。

  下表列出了定时器T1工作于方式2常用波特率及初值。

  常用波特率 Fosc(MHZ) SMOD TH1初值 19200 11.0592 1 FDH 9600 11.0592 0 FDH 4800 11.0592 0 FAH 2400 11.0592 0 F4H 1200 11.0592 0 E8H

  例如9600 11.0592 0 FDH

  T1溢出率= T1计数率/产生溢出所需的周期数

  产生溢出所需的周期数=256-FD(253)=3 SMOD=0 11059200/12*3 *1/32=9600

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