串口通訊波特率出現誤差的因素

串口通訊（UART）是一種異步通訊，收發雙方需要按照約定的波特率進行通訊。當波特率出現誤差時，會導致通訊出錯。那導致波特率出現誤差的因素都有哪些呢，今天就來分析一下。

1.分頻誤差

首先，波特率是根據系統時鐘分頻產生的，而系統時鐘和波特率可能不是整數倍的關系，所以分頻時也會產生誤差。但是目前大部分MCU的系統時鐘比較高，一般都在幾十MHz，遠遠大于串口通訊波特率，所以這個誤差影響很小。假設MCU時鐘為48MHz，波特率為115200，48MHz/115200=416.67，按照417分頻，實際波特率為48M/417=115108，誤差為（115200-115108）/115200，約為0.08%，這個誤差很小，對串口通訊沒什么影響。 但是，當系統時鐘較低，或者波特率較高時，也就是兩者相差倍率較小時，這個誤差就不可忽視。 對于一些較早的51內核的MCU，由于運行頻率低，采用非整數的晶振（比如11.0592M等）就是為了使用常見波特率時（比如9600、115200），分頻的誤差盡量小。

2.時鐘誤差

其次，波特率的主要誤差還是取決于系統時鐘的誤差。那串口通訊對時鐘誤差的要求有多高呢？ 先看串口通訊時序圖：

串口通訊由起始位、數據位、校驗位、停止位組成。以常見的8N1為例，即1位起始位，8位數據位，無校驗，1位停止位。也就是說傳輸一個字節需要10bits。每一個字節都有一個起始位做同步，所以誤差只會在一個字節內累計。 不難看出，在最后一個位采樣時，誤差最大，允許極限誤差為0.5位。按照每個字節10位計算，最大允許誤差為±0.5/10=±0.05，即±5%?？紤]到串口通訊涉及收發兩端，兩端都可能存在誤差，所以，每端的誤差最好控制在±2.5%以內。 當數據位、校驗位等較多時，要求的時鐘誤差就更高一些?？紤]到上面所說的分頻誤差，一般來說，當時鐘誤差小于±2%時，串口通信是比較可靠的。

原文標題：UART波特率對時鐘精度的要求有多高？

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審核編輯：湯梓紅