USART baud rate Опции

[HoboTech]

Здравствуйте, нужна помощь вот в каком вопросе:
пишу инициализацию усарта для Mega48PA

Код

.equ    SYSCLK = 20000000;System Clock [Hz]
.equ    BaudSpeed0=1200    ;speed of UART  
.equ     bauddivider = (SYSCLK/(16*BaudSpeed0))-1

;************************************************************************
; USART0_Init
;
        lds    R16,PRR
        andi    R16,255-(1<<PRUSART0);USART0 wake up
        sts    PRR,R16

        ldi    R16,0b00000000    ;RXCn, TXCn, UDREn, FEn, DORn, UPEn, U2Xn, MPCMn
        sts    UCSR0A,R16

        ldi    R16,0b00011000    ;RXCIE,TXCIE,UDRIE,RXEN,TXEN,UCSZn2,RXB8,TXB8
        sts    UCSR0B,R16

        ldi    R16,0b00000110    ;-, UMSELn, UPMn1, UPMn0, USBSn, UCSZn1, UCSZn0, UCPOLn
        sts    UCSR0C,R16

        ldi    R16,High(bauddivider)
        sts    UBRR0H,R16
        ldi    R16,Low(bauddivider)
        sts    UBRR0L,R16    ;BaudRate Gen.

при симуляции в протеусе получаю:

Код

(AVR USART 0)Baud rate = 54212 b/s

частота 20МГц выставлена и для контроллера и для кварца.
Решил написать инициализацию усарта для 128 меги на С под ИАРом. Скорость установилась как и ожидалось - 1200

Ткните где я не прав

[rezident]

Ткните где я не прав

В использовании Протеуса.
В программах-моделировщиках и симуляторах можно обкатывать только программные алгоритмы. Работа с периферией проверяется в реальном железе.

[HoboTech]

В использовании Протеуса.
В программах-моделировщиках и симуляторах можно обкатывать только программные алгоритмы. Работа с периферией проверяется в реальном железе.

а каким способом проверить на какую я скорость его все таки в железе сконфигурировал? с мегой128 на скорости 1200 мега48-я не дружит
собсно потому и полез проверять на какую скорость кто сконфижен в протеусе

[rezident]

а каким способом проверить на какую я скорость его все таки в железе сконфигурировал? с мегой128 на скорости 1200 мега48-я не дружит
собсно потому и полез проверять на какую скорость кто сконфижен в протеусе

Для этого достаточно внимательно читать даташит, верить ему и также внимательно проверять написанные вами функции инициализации UART и системы тактирования. Никакой симулятор не заменит разум программиста. "Любая программа не умнее программиста, написавшего ее".

[нечитатель]

Если, несмотря на внимательность, прочитание и доверяние, всё-таки хочется проверять:

- осциллографом: быстро и красиво;
- к компьютеру подключиться через порт типа "COM", смотреть программкой типа "терминал": уверены в корректности работы приёмника;
- передавать 0b01010101, 0b00010001, 0b00000001: частота следования единичек известна, приёмник в сколько раз быстрее или медленнее их...

... соединять ящик А с ящиком Б унылое занятие, когда нет уверенности в работоспособности хотя бы одного из них вместе с чётким пониманием оной.

[DpInRock]

В даташите черным по белому приведена таблица делителей для всех кварцев и прочая.

А два устройства могут не работать на одной скорости по двум десяткам причин.

[V_G]

Не скажу за мегу48 (не работал), но у меги128 есть одна не очень приятная особенность: младший байт регистра скорости обмена USART0 принадлежит пространству ввода/вывода и читается/пишется командами IN/OUT, а старший - адресному пространству памяти, и с ним работают через LDS/STS. Для младшего байта тоже можно использовать LDS/STS, но к адресу прибавлять 0x20.

Сообщение отредактировал V_G - Dec 27 2010, 11:15

[HoboTech]

В даташите черным по белому приведена таблица делителей для всех кварцев и прочая.

согласен, но про скорость 1200 там ничего не сказано

Даташит курил и верю ему, но хочется иметь понимание в каком случае тот же протеус привирает

Сообщение отредактировал HoboTech - Dec 27 2010, 11:36

[Палыч]

Не скажу за мегу48 (не работал), но у меги128 есть одна не очень приятная особенность...

C m48 в этом смысле - как раз "всё хорошо": все регистры USART0 доступны только через LDS/STS.

...но хочется иметь понимание в каком случае тот же протеус привирает

Если уж на МК существуют Errata, то для симуляторов, наверное, даже не стоит выискивать "особенности работы" в части работы периферии... Когда-то давно, я сам пытался составить подобный список, но довольно быстро понял, что занятие это - бессмысленное: в одном и том же симуляторе для разных МК - свои "особенности". И как только накопится небольшой список таких "особенностей" - выходит новая версия симулятора, где устранены одни ошибки и привнесены новые.

[DpInRock]

В любом случае - использовать протеус в роли отладчика - на русском языке выражения не подберешь, а в ангийском - таких и вовсе нет.

[777777]

Не скажу за мегу48 (не работал), но у меги128 есть одна не очень приятная особенность: младший байт регистра скорости обмена USART0 принадлежит пространству ввода/вывода и читается/пишется командами IN/OUT, а старший - адресному пространству памяти, и с ним работают через LDS/STS. Для младшего байта тоже можно использовать LDS/STS, но к адресу прибавлять 0x20.

Ужас... И в такой обстановке кто-то еще пишет программы на ассемблере?

[HoboTech]

Зашил в мегу8:

Код

#include <ioavr.h>

#define F_CPU 14745600
#define BAUD 1200


void USART_Init()
{
  UCSRB = (1<<RXCIE)|(1<<TXCIE)|(1<<RXEN)|(1<<TXEN); //enable interrupts during recieve/transmit, enable recieve, enable transmit
  UCSRC = (1<<UCSZ1)|(1<<UCSZ0); //asynchronous mode, 8 data, 1 stop bit

  UBRRH = ((F_CPU/(16*BAUD)-1)>>8);
  UBRRL = ((F_CPU/(16*BAUD)-1)&0xFF);
}


int main( void )
{
  USART_Init();
  asm("sei");
  
  for(;;)
  {
    while ( !( UCSRA & (1<<UDRE)) )
;
    UDR = 0xAA;
    for(long i = 0; i<7372;i++);
  }

}

Тыкаю осциллографом в это тельце и вижу: длительность одного бита - 1мс. Почесал репу, заменил формулу для расчета UBRR на

Код

  UBRRH = ((((F_CPU) + 8UL * (BAUD)) / (16UL * (BAUD)) -1UL) >> 8);
  UBRRL = ((((F_CPU) + 8UL * (BAUD)) / (16UL * (BAUD)) -1UL) & 0xff);

Опять тыкаю осциллографом в это тельце и вижу: длительность одного бита примерно 840мкс (1200 б/с).

Как так? Формула из даташита в первом случае не дает требуемого результата, в то время как вторая формула, честно подсмотренная где-то в нете, дает почти чистенькие 1200 б/с...

Сообщение отредактировал HoboTech - Dec 28 2010, 06:14

[demiurg_spb]

Это некрасиво:

Код

UBRRH = ((((F_CPU) + 8UL * (BAUD)) / (16UL * (BAUD)) -1UL) >> 8);
UBRRL = ((((F_CPU) + 8UL * (BAUD)) / (16UL * (BAUD)) -1UL) & 0xff);

Вот так без тавтологии будет.

Код

#define BYTE0(X)                    ((uint8_t)((X)>>0))
#define BYTE1(X)                    ((uint8_t)((X)>>8))
#define BYTE2(X)                    ((uint8_t)((X)>>16))
#define BYTE3(X)                    ((uint8_t)((X)>>24))

void uart_init_tx_8n1(void)
{
    static const uint16_t ubrr = (F_CPU + 8UL * BAUD) / (16UL * BAUD) - 1UL; // эта формула верна ???

    UCSRA = 0;
    UCSRB = 0;
    UCSRC = (1<<UCSZ0)|(1<<UCSZ1);

    UBRRH = BYTE1(ubrr);
    UBRRL = BYTE0(ubrr);


    UCSRB = (1<<TXEN);
}

void uart_tx_byte(uint8_t x)
{
    while (!( UCSRA & (1<<UDRE)))   {;}

    UDR = x;
}

[HoboTech]

Код

static const uint16_t ubrr = (F_CPU + 8UL * BAUD) / (16UL * BAUD) - 1UL; // эта формула верна ???

Я ж говорю - честно высмотрел на просторах интернета эту запись. В 2-х прошивках на 128 и 8 мегах работает так точно. А в 48 меге что формула из даташита, что мой вариант дают в протеусе разные скорости, очень далекие от ожидаемых. Собсно из-за этого и поднял тему.

Сообщение отредактировал HoboTech - Dec 28 2010, 07:03

[MrYuran]

Как так? Формула из даташита в первом случае не дает требуемого результата, в то время как вторая формула, честно подсмотренная где-то в нете, дает почти чистенькие 1200 б/с...

Чудеса целочисленного деления/округления...
Если честно посчитаете вашу формулу на калькуляторе, как раз около 1000 и получается (1040, если точно).
В другой формуле применено округление до ближайшего целого.
Плюс, не забываем про UL, иначе при переполнении 2-байтового int вообще чёрт те что может получиться

PS: отставить, это коэффициент деления 1040 получился...
Значит, скорее всего второй вариант.

[demiurg_spb]

Я ж говорю - честно высмотрел на просторах интернета эту запись.

Ааа, ну тогда прощайте, дорогой товарищ! Счастливой безумной отладки!

[Метценгерштейн]

Дабы не плодить темы, задам здесь свой вопрос.

Хочу на ATmega8 при кварце 4 Мгц, запустить USART на 115200.

В регистр
UBRRL записываю число 1, согласно таблице 61 на стр. 160 в даташите на мегу8.

Там указана погрешность 8,5 % при этом. Подключившись TeraTern, на этой скорости, я не вижу отчетливо передачу- прет абракадабра. Как только скорость ставлю 9600, принимается текст без искажений.

Из-за чего проблема? Что 8,5% искажения? Надо подбирать кварц для 0% искажений?

[rx3apf]

Из-за чего проблема? Что 8,5% искажения?

"Ну а сам-то как думаешь ?" (с)

Надо подбирать кварц для 0% искажений?

По крайней мере 2% желательно, если уж нет возможности выбрать из стандартного ряда 3.6864-7.3728-...

[Xenia]

Из-за чего проблема? Что 8,5% искажения? Надо подбирать кварц для 0% искажений?

Чтобы было 0% искажений, то надо подбирать кварц с такой частотой, чтобы она НАЦЕЛО (т.е. без остатка) делилась на нужную вам частоту в бодах 115200. Если это условие будет соблюдено, то МК сможет выбрать целочисленный делитель (а дробного у него не может быть), чтобы из кварцованной частоты получить рабочую. А если нацело не разделится, то частное придется округлить до целого делителя, и тогда рабочая частота будет получаться не точно, а с искажением.

Например, кварцевые частоты 3.6864 МГц и 7.3728 МГц отлично делятся без остатка не только на 115200, но и на все более низкие бодовые частоты:
3686400 / 115200 = 32
7372800 / 115200 = 64
А раз так, то частоту 115200 можно получить из частоты кварца после деления ее на 32 или 64. При этом результат 115200 получится точно.

Но вот мы берем кварц на 4 МГц и обнаруживаем, что:
4000000 / 115200 = 34.72
тогда как делитель может быть только целочисленный. Придется тогда нам округлить 34.72 до ближайшего целого, т.е. до 35. Однако с таким делителем вместо нужной вам частоты 115200, получится частота:
4000000 / 35 = 114285
которая на те 8% меньше нормы. А если бы округлили в меньшую сторону - до 34, то тогда искажение стало бы еще больше, только в сторону увеличения:
4000000 / 34 = 117647
Т.е. куда не кинь, всюду клин.

Я когда-то тоже не знала про эту кухню и сильно удивлялась, отчего кварцы делают на такие "кривые" частоты . А как стала с USART работать, так сразу поняла причину. Впрочем, с ошибкой до 2% обычно всё устойчиво работает, хотя в даташите требуют не более пол процента. Ну а 8% - это, конечно, перебор.

[Marchello]

При скорости 114285 ошибка будет 0,8%, при 117647 - чуть больше 2%.

В принципе ничего криминального.

[rezident]

При скорости 114285 ошибка будет 0,8%, при 117647 - чуть больше 2%.

В принципе ничего криминального.

Это ошибка битового интервала, но в UART синхронизация посимвольная. На символьном интервале ваши числа нужно умножать на длину символа. Типично длина симовла 10-11 бит (старт-бит, 8 бит данных, стоп-бит, иногда еще и бит parity). Вот и получается ошибка на символьном интервале -7,9% и 21% соответственно. Чисто теоретически на некоторых типах UART ошибка на символьном интервале может достигать 50%, но зависит это от конкретной реализации UART и реальной погрешности тактовых генераторов на обеих сторонах линии связи.

[Метценгерштейн]

Да, спасибо всем за подробные объяснения. Буду кварц ставить другой.
Похоже, 8%- это действительно перебор.

[DpInRock]

Вообще кварц не ставьте и будет вам щастья.

[xemul]

Но вот мы берем кварц на 4 МГц и обнаруживаем, что:
4000000 / 115200 = 34.72
тогда как делитель может быть только целочисленный

и, в данном случае, кратный степени 2

Придется тогда нам округлить 34.72 до

32

Однако с таким делителем вместо нужной вам частоты 115200, получится частота:

4000000 / 32 = 125000

которая на те 8%

больше нормы.
ну и т.д. ...

2rezident: относительная ошибка останется одинаковой и на битовом, и на символьном интервале.

2Метценгерштейн: как вариант, убрать кварц и калибровать внутренний генератор по COM-порту. Где-то в аппнотах был пример по auto-baud.

[Метценгерштейн]

Замена кварца на 3.6864 помогла. Похоже, 8% погрешность на самом деле много.
Вопрос снят.

[ViKo]

Это ошибка битового интервала, но в UART синхронизация посимвольная

Дело не в символьной синхронизации, а в том, что синхронизируется UART по стартовому биту в начале приема символа. И к концу приема набегает погрешность. Если частота кварца сдвинута на 3%, то к 10-му биту момент выборки бита сдвинется на 30%. Еще нужно учесть, что обычно выборок бита берется несколько, сдвинутых по времени, и бит определяется мажоритарным способом. Поэтому при большей погрешности уже нельзя будет правильно определить последние биты в передаваемом слове.

[rezident]

2rezident: относительная ошибка останется одинаковой и на битовом, и на символьном интервале.

Отнюдь! Ошибки битового интервала на символьном интервале суммируются. Считаем время передачи символа из 10 бит
10/114285=87,5мкс
10/115200=86,8мкс
(86,8мкс-87,5мкс)*115200*100%=-8% к концу 10-го битового интервала (стоп-бит). А следом за ним (без какой-либо паузы) может идти очередной старт-бит следующего символа.

Дело не в символьной синхронизации, а в том, что синхронизируется UART по стартовому биту в начале приема символа.

А это не то же самое? Однократная синхронизация на периоде времени приема всего символа это разве не (по)символьная синхронизация?

Еще нужно учесть, что обычно выборок бита берется несколько, сдвинутых по времени, и бит определяется мажоритарным способом.

Не во всех типах UART используется именно такой способ. Поэтому я и сделал оговорку ранее.

[ViKo]

А это не то же самое? Однократная синхронизация на периоде времени приема всего символа это разве не (по)символьная синхронизация?

Я понимаю символьную синхронизацию как синхронизацию по передаваемому символу, например, 0x55. То есть, приняли символ "U" (0x55) - значит, это начало передаваемого сообщения.

[rezident]

Я понимаю символьную синхронизацию как синхронизацию по передаваемому символу, например, 0x55. То есть, приняли символ "U" (0x55) - значит, это начало передаваемого сообщения.

Это уже относится к протоколу связи, который поверх физического интерфейса "гуляет". Выше же обсуждался физический последовательный асинхронный интерфейс на базе UART.

[ViKo]

Это уже относится к протоколу связи, который поверх физического интерфейса "гуляет". Выше же обсуждался физический последовательный асинхронный интерфейс на базе UART.

Вот именно