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Calculateur de débit en bauds et de chronométrage UART

Calculez la synchronisation des trames UART, le débit et le diviseur de registre USART BRR à partir du débit en bauds, du format des données et de la fréquence d'horloge du microcontrôleur. Identifiez les erreurs de débit pour une communication série fiable.

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Formule

BRR = \frac{f_{clk}}{16 \times B}, \quad T_{bit} = \frac{1}{B}, \quad N_{frame} = 1 + D + P + S

Référence: STM32 Reference Manual RM0008 §27.3.4; ST AN2908

B— Target baud rate (bps)

f_{clk}— MCU peripheral clock frequency (Hz)

BRR— Baud rate register divisor (integer)

T_{bit}— Duration of one bit (s)

N_{frame}— Total bits per UART frame (bits)

D— Data bits (bits)

P— Parity bits (0 or 1) (bits)

S— Stop bits (1 or 2) (bits)

Comment ça marche

La communication récepteur/émetteur asynchrone universel (UART) repose sur une transmission de données série chronométrée avec précision entre les appareils. Le débit en bauds détermine la vitesse de communication, représentant le nombre de changements de signal par seconde. Chaque trame UART est composée de plusieurs bits : un bit de début, des bits de données (généralement 5 à 9), une parité optionnelle pour la vérification des erreurs et un ou plusieurs bits d'arrêt. La fréquence d'horloge du microcontrôleur détermine les débits en bauds réalisables grâce à un calcul par diviseur. Des débits en bauds plus faibles permettent une communication plus fiable sur de longues distances, tandis que des débits plus élevés permettent un transfert de données plus rapide. La synchronisation des bits doit être synchronisée entre l'émetteur et le récepteur avec une faible tolérance d'erreur, généralement inférieure à 2 à 3 % pour garantir une communication fiable.

Exemple Résolu

Prenons l'exemple d'un microcontrôleur avec une horloge système de 16 MHz, ciblant un débit de 9600 bauds. Tout d'abord, calculez la longueur de la trame : 1 bit de départ + 8 bits de données + aucune parité + 1 bit d'arrêt = 10 bits au total. Pour calculer le registre de débit en bauds (BRR), divisez la fréquence d'horloge par 16 fois le débit en bauds souhaité : 16 000 000/(16 × 9600) = 104,1667. Arrondir au nombre entier le plus proche donne 104. Pour vérifier le pourcentage d'erreur : (|9600 - (16 000 000/(16 × 104)) |/9600) × 100 = 0,16 %, ce qui est bien en deçà des paramètres de communication acceptables.

Conseils Pratiques

✓Utilisez toujours la division et l'arrondissement des entiers pour le calcul du BRR
✓Choisissez des débits en bauds standard pour minimiser la complexité de la configuration
✓Vérifiez le débit en bauds réel à l'aide d'un oscilloscope ou d'un analyseur logique

Erreurs Fréquentes

✗Ne pas tenir compte des variations de fréquence d'horloge du système
✗Oublier les exigences de génération de débit fractionnaire
✗Ne pas vérifier le pourcentage d'erreur de débit réel par rapport au pourcentage cible

Foire Aux Questions

Quelle est la configuration UART la plus courante ?

La configuration 8-N-1 est standard : 8 bits de données, pas de parité, 1 bit d'arrêt. Cela permet d'obtenir un bon équilibre entre l'efficacité de la transmission des données et la détection des erreurs.

Comment le bit de parité affecte-t-il la communication UART ?

La parité fournit une détection d'erreur de base en ajoutant un bit supplémentaire qui garantit que le nombre total de 1 bits est pair ou impair. Il détecte les erreurs de transmission sur un seul bit.

Quelles sont les causes des erreurs de débit en bauds élevé ?

Les tolérances des oscillateurs à quartz, les variations de température et les inexactitudes de l'horloge du système peuvent entraîner des écarts de débit en bauds. Les oscillateurs de haute précision minimisent ces problèmes.

Puis-je utiliser des débits en bauds non standard ?

Bien que cela soit possible, les débits en bauds non standard peuvent nécessiter une génération d'horloge plus complexe et peuvent augmenter la probabilité d'erreur de communication.

Quel est le débit en bauds UART maximal possible ?

Les microcontrôleurs classiques prennent en charge jusqu'à 115 200 bauds. Au-delà de cela, l'intégrité du signal devient un défi sans matériel spécialisé.

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