1、UART接口

UART全稱Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用異步收發器，是一種非常常見的異步收發協議，在嵌入式領域應用十分廣泛。收發雙方按照約定好通訊波特率進行配置，如果波特率不匹配會導致失敗。

2、分頻與波特率

使用單片機的朋友，經常使用4800、9600、38400、115200等波特率。設計電路時經常采用11.0592Mhz這樣“不規則”晶振，看起來不規則，實際上很規則，原因是可以精確分頻成常用波特率。

11.0592MHz=11059200=115200*96

11.0592MHz=11059200=57600*192

11.0592MHz=11059200=19200*576

有細心的朋友經常采用11.0592Mhz晶體設計電路，調試完串口通訊之后更換為12MHz后單片機依然能夠正常通訊，并沒有出現通訊異常。可見波特率有少許誤差也是能夠容忍的。

3、串口如何采樣

串口接收方，在收到起始位后，延時1.5個位周期進行第1位采樣，然后依次隔一個位周期采樣一位，直至把所有數據位采樣完成。如果接收方采樣位置正好在數據位的中間位置，那么采樣非常完美，不會出現問題。以下是8bit串口通訊數據格式示意圖。

注意，這里的采樣并不是只采樣一次，有些芯片會采樣多次，這里僅做示意。

4、誤差原因

如果接收方位周期略微大于發送方位周期，就會出現下圖所示的情況。采樣位置逐漸偏移數據位中心，bit7采樣位置偏移最嚴重。這就是波特率誤差。采樣點移位過多就會導致位錯誤，導致通訊失敗。當然如果接收方位周期略微小于發送方位周期，也是同樣道理。一般測特率誤差2%-3%是沒有問題的。

5、舉例

筆者正在使用的某款cortex-M3內核芯片，需求的波特率是460800bps。串口時鐘頻率是36MHz。此款芯片波特率配置方法是串口時鐘頻率除以16，再除以分頻因子。計算出分頻因子（分頻因子只能是整數），然后寫入相應寄存器即可。算來算去，無論如何計算都不能準確分頻出460800bps。按照如下代碼計算出的分頻因子是4。然后反推出波特率是562500bps，整除失去了小數位，導致差距巨大，根本無法通訊。

// baud rate = (serial clock freq) / (16 * divisor).
  tmpBaudRateDiv = (clocks.PCLK_Frequency / 16) / UART_InitStruct->UART_BaudRate;

于是乎做了個優化，如下代碼，計算出的分頻因子是5。然后反推出波特率是450,000bps，差距比較小，測試了一下通訊性能沒問題。

// baud rate = (serial clock freq) / (16 * divisor).
  tmpBaudRateDiv = ((clocks.PCLK_Frequency / 16) + UART_InitStruct->UART_BaudRate / 2) / UART_InitStruct->UART_BaudRate;

6、不建議串口高速使用

串口畢竟是一個低速的數據傳輸協議，這種異步傳輸，沒有時鐘同步信號，在傳輸的每個字節中采樣有誤差積累，不建議高速使用，筆者使用過幾種高波特率460800、921600、1500000等。原因是低端的單片機主頻速率較低，處理高速數據流效率低下，如需高速使用，可根據自己需求開啟串口FIFO、串口DMA、串口流控等。