一个关于STM32内部USART的波特率配置话题

     某日，一工程师咨询在使用STM32F407 MCU开发产品时用到UART5和USART6做串行异步通信，将二者波特率配置为1200bps时，发现UART5正常，而USART6工作不正常。

咋听起来的确有点奇怪。怀疑其相关配置有问题，查看代码并无异常，而且当波特率调高时，二者都表现正常。这基本断定代码配置没有逻辑或流程上的错误。

 结合技术手册来看，UART5与USART6的差别主要体现在挂在不同的外设总线上，UART5挂在APB1上，USART6挂在APB2总线上。对于32f407而言，APB1最高时钟42M, APB2最高时钟可达84M。

     经进一步了解，客户系统的APB1总线时钟工作在42M，APB2总线时钟工作在84M。客户工程师使用ST官方参考固件库进行开发。如果利用库来开发的话，对于UART波特率的设定，只需要在相应变量位置填入你期望的波特率数值即可，至于具体的寄存器配置是通过库函数调用实现的。用固件库操作的话，工程师往往并没怎么在意这个实现过程。

   USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;

  USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;

  USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;

  USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;

  USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;

  USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;

  USART_Init(USARTx, &USART_InitStructure);

这里有必要看看关于STM32F407 UART的波特率的设置及实现。UART的波特率具体是 通过USART_BRR寄存器来配置实现的，具体是用USARTDIV来设置。

 关于波特率、外设时钟、USART_BRR的配置参数有如下关系式：
                  
 

上图算式中OVER8取0或1，8 x( 2-OVER8) 分别代表过采样的外设时钟个数16或8。Fck表示UART所对应的外设时钟【APB1或APB2】，USARTDIV就是对应 某波特率和外设时钟及过采样情况下要填入USART_BRR寄存器中的数字。

结合上面的计算，这个USARTDIV很可能就不是整数，可能是带小数的数字，这正好满足USART_BRR内部寄存器内部的2部分设计，DIV_MANTISSA【11：0】和DIV_Fraction【3:0】。DIV_MANTISSA放USARTDIV的整数部分，DIV_Fraction放USARTDIV的小数部分。当然，放入DIV_Fraction的数字是将小数部分折算成多少个采样时钟个数后来存放的。具体细节请查看stm32f4系列参考手册相关部分，这里不细化了。

细心的人可能会发现，因为USART_BRR寄存器的整数部分DIV_MANTISSA【11：0】是12位，加上小数部分，USARTDIV最大只能为4096。显然，根据上面算式不难理解在外设频率一定、采样频率一定的情况下，那个波特率的设计值是有一定范围的，并不能随意地天马行空。不然，你所需要的USARTDIV根本没法在USART_BRR寄存器中实现。

讲到这里，大家或许明白了为什么会出现文章开头提出的疑问。我们可以核实下，此时UART5的APB1总线时钟42M，假如过采样为16、波特率为1200的话，可以算得此时的USARTDIV 为2187.5；而UART6此时的APB2总线时钟为84M，同样假如过采样为16，波特率1200的话，不难算得此时的USARTDIV为 4375，显然4375远超出USART_BRR寄存器中USARTDIV所能实现的数据范围了。如果通过调用库函数做黑匣子式地修改USART_BRR的话，就会导致实际配置的波特率跟期望值大相径庭而不不自知。

既然知道原因就好办了，可结合产品应用需求具体调整来解决该问题，比方调整UART口或者调整APB2的工作时钟等。