一种串行数据传输的波特率校正硬件装置及设计方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种串行数据传输的波特率校正硬件装置，包括：数据总线、高速晶体振荡器、波特率信号产生器、发射接收控制线路、RC频率测试调整线路、波特率校准线路及波特率信号与校准信号混合器，所述波特率信号产生器分别与高速晶体振荡器、波特率信号与校准信号混合器及数据总线相连，所述RC频率测试调整线路分别与高速晶体振荡器及波特率校准线路相连，所述波特率信号与校准信号混合器分别与波特率校准线路及发射接收控制线路相连。本发明专利技术通过采用计时产品已有的低频晶体率振荡器，结合绝大多数单片机产品本身存在的内部振荡器，使用创新的波特率校正硬件设计，从而实现稳定的高波特率异步串行通信的功能。

【技术实现步骤摘要】
一种串行数据传输的波特率校正硬件装置及设计方法
本专利技术涉及通信
，具体为一种串行数据传输的波特率校正硬件装置及设计方法。
技术介绍
波特率是一种衡量通信速度的参数,它表示每秒钟传送的bit的个数,连接到串口上的设备以约定的波特率进行通信,即串口两端的设备只有保持相同速率的条件下才能够实现正常通信,否则会出现调试指令无效、显示乱码。在正常情况下，串口芯片内部的数字电路通常有一个使用高频时钟的计数器，在收到起始位后计数器开始循环计数工作，在计数器计数到n/2的时候，接收端保存采样发送端发送过来的数据；而在实际应用中，由于串口两端的设备可能由于时钟精度不一致或其他设计因素导致波特率出现偏差,当发送端和接收端波特率偏差达到一定值时，接收端端就可能会收到错误数据，进而降低了通信的稳定性。异步通信方法是靠信号本身进行控制的，以使得各种设备都能在一条数据总线上运行，并不依赖于发射和接受端所采用的具体时钟频率。所以对于异步通信信号而言，信号本身的精度是有要求的！通常情况下，在单片机做异步串行通信时，都会需要使用一个合适的晶体振荡器，对于较高波特率的异步通信则必须使用一个较高的晶体振荡器，甚至是一个特别规格的高速晶体振荡器。在有计时功能的电子产品种，考虑到频率的精确性与低频率的省电特性，都会选择低频率振荡器作为计时时钟源头，例如32768hz晶体振荡器，但是如果相同的项目中需要进行较高波特率的异步串行通信，这时就需要另外增加一颗高频率的晶体震荡，通常情况会选择11.0592MHz或5.5296MHz等,这种常规做法的缺点一个是增加成本，另一方面也会由于采用较高的振荡频率而使得对产品的工作最低电压有不良的影响。针对上述情况，我们需要一种串行数据传输的波特率校正硬件装置及设计方法，通过采用计时产品已有的低频晶体率振荡器，结合绝大多数单片机产品本身存在的内部振荡器，使用创新的波特率校正硬件设计，从而实现稳定的高波特率异步串行通信的功能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种串行数据传输的波特率校正硬件装置及设计方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种串行数据传输的波特率校正硬件装置，包括：数据总线、高速晶体振荡器、波特率信号产生器、发射接收控制线路、RC频率测试调整线路、波特率校准线路及波特率信号与校准信号混合器，所述高速晶体振荡器用于为串行通信提供振荡频率；所述波特率信号产生器通过使用高速晶体振荡器，分频产生串行通信的基础时钟，为波特率的16倍频率；所述发射接收控制线路作为串行数据通信控制线路，包括TxD和RxD两部分，所述TxD用于串行通信中发送数据，所述RxD用于串行通信中接收输入数据；所述波特率校准线路通过高速晶体振荡器的振荡频率与波特率信号产生器输出以及相关参数的计算结果，设定波特率调整周期，所述波特率校准线路类似一个特别的定时器；所述波特率信号与校准信号混合器用于在每一个设定的周期数内，延长波特率基础信号一个周期，实现波特率频率的校正功能；所述RC频率测试调整线路获取高速晶体振荡器的振荡频率；所述数据总线用于整合该装置中波特率信号产生器、波特率校准线路和发射接收控制线路的数据，所述数据总线向波特率信号产生器传递波特率控制数据，所述数据总线与发射接收控制线路进行数据交换，所述数据交换的内容为串行通信需要发送的数据及已经接收的数据，所述数据总线向波特率校准线路传递波特率校准数据。本专利技术相较于普通的异步串行通信，添加波特率校准线路及波特率信号与校准信号混合器对异步串行通信进行校准，由于普通的串行通信中采用高速晶体振荡器会因温度、电压等外部条件的不同，精确性会发生变化，同时由于误差累计的问题，一段时间后，即使高速晶体振荡器比较精确，还是会因误差累计的原因存在通信失败的情况，而本专利技术中波特率校准线路通过高速晶体振荡器的振荡频率与波特率信号产生器获取的波特率的16倍频率计算出异步串行通信中的误差周期和波特率与振荡频率的实际分频，进而通过在误差周期结束时，将波特率的时钟延长一个振荡周期的方式实现对异步串行通信的校准。进一步的，所述波特率信号产生器分别与高速晶体振荡器、波特率信号与校准信号混合器及数据总线相连，所述RC频率测试调整线路分别与高速晶体振荡器及波特率校准线路相连，所述波特率信号与校准信号混合器分别与波特率校准线路及发射接收控制线路相连，所述数据总线分别与波特率校准线路及发射接收控制线路相连。进一步的，所述高速晶体振荡器可以由高速晶体振荡组件代替，所述高速晶体振荡组件包括：高速RC振荡器、低速晶体振荡器与RC频率测试调整线路，所述高速RC振荡器为串行通信提供原始频率，所述低速晶体振荡器，为串行通信提供基准时钟，所述RC频率测试调整线路包括定时器和计数器，定时器的时钟源来自低速晶体振荡器，做精准的定时，用来控制计数器的开启与停止，计数器的时钟源为高速RC振荡器，相当于高速RC时钟，计数器会被精准的定时器控制开始、停止计数，若定时器的定时时间是T，而计数器在T的定时期间计数值是C，则T/C为高速RC时钟的具体频率；所述高速RC振荡器与波特率信号产生器相连，所述RC频率测试调整线路分别与高速RC振荡器、低速晶体振荡器及波特率校准线路相连，所述RC频率测试调整线路与数据总线进行数据交换，交换RC频率测试与校准数据。由于高速晶体振荡器的成本较高，且对电路工作最低电压的负担较大，本专利技术中由高速RC振荡器、低速晶体振荡器与RC频率测试调整线路代替高速晶体振荡器能够很好的解决上述问题，且合理运用了高速RC振荡器频率快但精度低、低速晶体振荡器频率低但精度高的特点，通过RC频率测试调整线路将两者的优点有效结合起来，不仅实现了高速晶体振荡器频率高且精度高的效果，还节约了成本，且降低了电路工作时的最低电压。进一步的，所述高速RC振荡器及低速晶体振荡器的个数可以为多个。本专利技术中高速RC振荡器及低速晶体振荡器的个数可以为多个，通过多个低速晶体振荡器分别计算高速RC振荡器的具体振荡频率，然后在求取平均值，或者通过计算多组高速RC振荡器及低速晶体振荡器中高速RC振荡器的具体振荡频率，然后在求取所有高速RC振荡器的平均值，这样操作，得到的高速RC振荡器的具体振荡频率数值更加精确。一种串行数据传输的波特率校正硬件设计方法，其特征在于，具体步骤如下：S1、RC频率测试调整线路获取高速晶体振荡器的振荡频率；S2、数据总线向波特率信号产生器传递波特率控制数据，波特率校准线路根据波特率信号产生器输出的数据与RC频率测试调整线路获取的高速晶体振荡器的振荡频率，进一步计算出串行通信的误差周期及波特率与振荡频率的实际分频；S3、数据总线将波特率校准数据传递给波特率校准线路，同时与波特率校准线路相连的波特率信号与校准信号混合器在每一个误差周期结束后，延长波特率基础信号一个周期，实现波特率频率的校正功能。进一步的，所述步骤S1中的高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种串行数据传输的波特率校正硬件装置，其特征在于，包括：数据总线、高速晶体振荡器、波特率信号产生器、发射接收控制线路、RC频率测试调整线路、波特率校准线路及波特率信号与校准信号混合器，/n所述高速晶体振荡器用于为串行通信提供振荡频率；/n所述波特率信号产生器通过使用高速晶体振荡器，分频产生串行通信的基础时钟，为波特率的16倍频率；/n所述发射接收控制线路作为串行数据通信控制线路，包括TxD和RxD两部分，所述TxD用于串行通信中发送数据，所述RxD用于串行通信中接收输入数据；/n所述波特率校准线路通过高速晶体振荡器的振荡频率与波特率信号产生器输出以及相关参数的计算结果，设定波特率调整周期，所述波特率校准线路类似一个特别的定时器；/n所述波特率信号与校准信号混合器用于在每一个设定的周期数内，延长波特率基础信号一个周期，实现波特率频率的校正功能；/n所述RC频率测试调整线路获取高速晶体振荡器的振荡频率；/n所述数据总线用于整合该装置中波特率信号产生器、波特率校准线路和发射接收控制线路的数据，/n所述数据总线向波特率信号产生器传递波特率控制数据，所述数据总线与发射接收控制线路进行数据交换，所述数据交换的内容为串行通信需要发送的数据及已经接收的数据，所述数据总线向波特率校准线路传递波特率校准数据。/n...

【技术特征摘要】
1.一种串行数据传输的波特率校正硬件装置，其特征在于，包括：数据总线、高速晶体振荡器、波特率信号产生器、发射接收控制线路、RC频率测试调整线路、波特率校准线路及波特率信号与校准信号混合器，
所述高速晶体振荡器用于为串行通信提供振荡频率；
所述波特率信号产生器通过使用高速晶体振荡器，分频产生串行通信的基础时钟，为波特率的16倍频率；
所述发射接收控制线路作为串行数据通信控制线路，包括TxD和RxD两部分，所述TxD用于串行通信中发送数据，所述RxD用于串行通信中接收输入数据；
所述波特率校准线路通过高速晶体振荡器的振荡频率与波特率信号产生器输出以及相关参数的计算结果，设定波特率调整周期，所述波特率校准线路类似一个特别的定时器；
所述波特率信号与校准信号混合器用于在每一个设定的周期数内，延长波特率基础信号一个周期，实现波特率频率的校正功能；
所述RC频率测试调整线路获取高速晶体振荡器的振荡频率；
所述数据总线用于整合该装置中波特率信号产生器、波特率校准线路和发射接收控制线路的数据，
所述数据总线向波特率信号产生器传递波特率控制数据，所述数据总线与发射接收控制线路进行数据交换，所述数据交换的内容为串行通信需要发送的数据及已经接收的数据，所述数据总线向波特率校准线路传递波特率校准数据。


2.根据权利要求1所述的一种串行数据传输的波特率校正硬件装置，其特征在于：所述波特率信号产生器分别与高速晶体振荡器、波特率信号与校准信号混合器及数据总线相连，所述RC频率测试调整线路分别与高速晶体振荡器及波特率校准线路相连，所述波特率信号与校准信号混合器分别与波特率校准线路及发射接收控制线路相连，所述数据总线分别与波特率校准线路及发射接收控制线路相连。


3.根据权利要求1所述的一种串行数据传输的波特率校正硬件装置，其特征在于：所述高速晶体振荡器可以由高速晶体振荡组件代替，所述高速晶体振荡组件包括：高速RC振荡器、低速晶体振荡器与RC频率测试调整线路，
所述高速RC振荡器为串行通信提供原始频率，
所述低速晶体振荡器，为串行通信提供基准时钟，
所述RC频率测试调整线路包括定时器和计数器，定时器的时钟源来自低速晶体振荡器，做精准的定时，用来控制计数器的开启与停止，计数器的时钟源为高速RC振荡器，相当于高速RC时钟，计数器会被精准的定时器控制开始、停止计数，若定时器的定时时间是T，而计数器在T的定时期间计数值是C，则T/C为高速RC时钟的具体频率；
所述高速RC振荡器与波特率信号产生器相连，所述RC频率测试调整线路分别与高速RC振荡器、低速晶体振荡器及波特率校准线路相连，所述RC频率测试调整线路与数据总线进行数据交换，交换RC频...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘凯，郭益利，
申请(专利权)人：海速芯无锡科技有限公司，十速兴业科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32