波特率发生器是串行通信中的核心组件,负责生成精确的时序信号。它的核心功能是通过控制字来配置工作模式和参数,主要实现方式包括以下几种:
1. 定时器法(以51单片机T1为例)
控制字配置(TMOD寄存器):
```css
ANL TMOD,0F0H ;清零低4位
ORL TMOD,20H ;设置T1为模式2(8位自动重载)
```
对于计数初值的计算,在11.0592MHz晶振和4800bps的波特率下,过程如下:
```css
MOV TH1,0FAH ;初值 = 256 - (11059200/384/4800) = 250 = 0FAH
MOV TL1,0FAH
```
还需要配合SCON寄存器设置串口的工作方式。
2. 时钟分频法
此方法通过调整分频系数来改变输出频率,特别适用于固定波特率的场景。典型的应用如方式0的波特率固定为fosc/12,方式2的波特率为fosc/64或fosc/32(由SMOD位决定)。
3. 专用波特率发生器芯片
这种芯片能提供更高的精度和稳定性。通过寄存器配置分频系数和工作模式,可以实现更为精确的波特率控制。
进一步深入,我们了解到波特率的关键参数关系:
波特率 = (2^SMOD × 定时器溢出率)/32
溢出率 = fosc / (12 × (256TH1)) (在模式2时)。
不同的架构,如STM32,会通过专用的波特率寄存器(如USART_BRR)实现更为灵活的分频,以满足不同应用场景的需求。
波特率发生器的实现方式多样,从基于定时器的简单方法到使用专用芯片的复杂方案,都有其特定的应用场景和优势。在实际应用中,工程师会根据具体的需求和条件选择合适的方案,以确保串行通信的准确性和稳定性。