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波特率发生器

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波特率发生器，是信号时序的产生必备的定时器件。MSSP模块内部配置了一个专用的波特率发生器BRG，用来设置I2工作方式下串行时钟SCL的频率。

波特率编程
波特率指数据信号对载波的调制速率，它用单位时间内载波调制状态改变次数来表示。
波特率发生器不是产生波特率的，波特率时钟频率/波特率因子=波特率。
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，即波特率时钟频率。
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
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
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。这时，溢出周期为：
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