STM32串口波特率大小计算

波特率的计算
STM32 下的波特率和串口外设时钟息息相关，USART 1 的时钟来源于 APB2，USART 2-5 的时钟来源于 APB1。在 STM32 中，有个波特率寄存器 USART_BRR，如下：

STM32 串口波特率通过 USART_BRR 进行设置，STM32 的波特率寄存器支持分数设置，以提高精确度。USART_BRR 的前 4 位用于表示小数，后 12 位用于表示整数。但是它还不是我们想要设置的波特率，想要设置我们串口的波特率大小还需要进行计算。其实有关波特率的计算是下面这一条表达式：

从上面的表达式，我们引入了一个新量 USARTDIV，它表示对串口的时钟源 fck 进行分频。假设我们已知道了波特率和 fck 时钟频率的大小，那么通过上式便可以计算出 USARTDIV 的具体大小，然后再通过 USART 的值大小对波特率寄存器进行设置。

USARTDIV 通过上面的表达式得出，是一个带有小数的浮点数（如 27.75）。将小数部分和整数部分分开，分别得到一个整数值 n（如 27）和一个小数值 m（如 0.75）。有了这两个值我们便可以填写 USART_BRR 寄存器进而设置我们串口波特率大小了。

将整数部分 m（27 = 0x1B）直接写入 USART_BRR 的后 12 位部分；将小数部分 n 乘以 16 后得到的整数值（如 0.75 x 16 = 12 = 0xC）写入 USART_BRR 前 4 位部分,最后 USART_BRR 的值为 0x1BC。

注意：如果小数部分乘以 16 之后仍带有小数，则要四舍五入去除小数部分得到一个新的整数，再将其写入 USART_BRR 的前四位。

为什么在计算波特率的公式中要乘以 16
我们知道串口通信是通过 TXD 和 RXD 这两条线进行通信的，当接收器的 RXD 连接着发送器的 TXD，接收器的 TXD 连接着发送器的 RXD，接收器和发送器可以通过 RXD 和 TXD 互传数据。当接收器检测到 RXD 这条线的电平被拉为低电平，立即开始接收发送器发送过来的数据，刚刚那个低电平只是一个告知接收器可以接收数据的起始位而已。

在数据的传输中，信号可能受到一些干扰而产生一些抖动，如下图。如果接收端只对这些信号数据采样一次，那么它有可能采样到的是抖动的不准的数据，进而使数据传输不准确，所以接收端在采样数据线上的数据，通常都要采样多次，然后通过比较获得准确的数据。

前面已经说过，USARTDIV，它表示对串口的时钟源 fck 进行分频，而这 16 表示的正是 1bit 数据的采样次数。为什么呢？

将这个表达式的分子分母倒过来，可以得到下面这条表达式

每一位的传输时间只有 1/TX_baud，这个总时间除以 16，所以每采样一次的时间正好是 T1，即新分频后的周期。而初始的串口时钟信号来自于 APBx，APBx 时钟信号需要经过分频才会等于 T1，所以才需要分频 USARTDIV。