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UART 전송 속도 및 프레임 타이밍 계산기

전송 속도, 데이터 형식 및 MCU 클록 주파수에서 UART 프레임 타이밍, 처리량 및 USART BRR 레지스터 제수를 계산합니다.안정적인 직렬 통신을 위해 전송 속도 오류를 식별하십시오.

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공식

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

참고: 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)

작동 방식

범용 비동기 수신기/송신기 (UART) 통신은 장치 간 정확한 타이밍의 직렬 데이터 전송에 의존합니다.전송 속도는 통신 속도를 결정하며, 이는 초당 신호 변경 횟수를 나타냅니다.각 UART 프레임은 시작 비트, 데이터 비트 (일반적으로 5-9), 오류 검사를 위한 선택적 패리티, 중지 비트 등 여러 비트로 구성됩니다.마이크로컨트롤러의 클럭 주파수는 제수 계산을 통해 달성 가능한 전송 속도를 결정합니다.전송 속도가 낮으면 장거리 통신이 더 안정적이며 전송 속도가 높을수록 데이터 전송 속도가 빨라집니다.안정적인 통신을 보장하려면 일반적으로 2-3% 미만의 작은 오류 허용 범위 내에서 송신기와 수신기 간에 비트 타이밍을 동기화해야 합니다.

계산 예제

9600 전송 속도를 목표로 하는 16MHz 시스템 클록을 갖춘 마이크로컨트롤러를 생각해 보십시오.먼저 프레임 길이를 계산합니다. 시작 비트 1개+데이터 비트 8개+패리티 없음+정지 비트 1개 = 총 비트 10개입니다.전송 속도 레지스터 (BRR) 를 계산하려면 클럭 주파수를 원하는 전송 속도의 16배인 16,000,000/ (16 × 9600) = 104.1667로 나눕니다.가장 가까운 정수로 반올림하면 104가 됩니다.오류 백분율을 확인하려면 다음과 같이 하십시오. (|9600 - (16,000,000/(16 × 104)) |/9600) × 100 = 0.16% 이며, 이는 허용 가능한 통신 파라미터 범위 내입니다.

실용적인 팁

  • ✓BRR 계산에는 항상 정수 나누기와 반올림을 사용하십시오.
  • ✓표준 전송 속도를 선택하여 구성 복잡성을 최소화합니다.
  • ✓오실로스코프 또는 로직 애널라이저로 실제 전송 속도 확인

흔한 실수

  • ✗시스템 클럭 주파수 변동을 고려하지 못함
  • ✗부분적인 전송 속도 생성 요구 사항 간과
  • ✗실제 전송 속도와 목표 전송 속도 오류 백분율을 확인하지 못함

자주 묻는 질문

8-N-1 구성이 표준입니다. 데이터 비트 8개, 패리티 없음, 정지 비트 1개.따라서 데이터 전송 효율과 오류 감지 간의 균형이 잘 잡힙니다.
패리티는 1비트의 총 수가 짝수 또는 홀수인지 확인하는 추가 비트를 추가하여 기본적인 오류 감지 기능을 제공합니다.단일 비트 전송 오류를 포착합니다.
수정 발진기 허용 오차, 온도 변화 및 시스템 클럭 부정확성으로 인해 보드 속도 편차가 발생할 수 있습니다.고정밀 오실레이터는 이러한 문제를 최소화합니다.
가능하긴 하지만 비표준 전송 속도는 더 복잡한 클록 생성을 필요로 할 수 있으며 통신 오류 확률을 높일 수 있습니다.
일반적인 마이크로컨트롤러는 최대 115,200 보드를 지원합니다.이 외에도 특수 하드웨어가 없으면 신호 무결성이 어려워집니다.

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