Other Parts Discussed in Post: MSP430FR2311
作者： TI 工程師 Max Han
簡介
MSP430FR2311是一款FRAM數(shù)字控制器，可以實(shí)現(xiàn)超低功耗，并且集成了豐富的外設(shè)模塊，可以滿足工業(yè)和消費(fèi)等多種應(yīng)用。MSP430FR2311中的eUSCI_A0支持UART通訊，本文對(duì)此UART模塊的寄存器配置進(jìn)行了詳細(xì)的分析和計(jì)算，以幫助工程師對(duì)此UART模塊進(jìn)行深入理解和靈活配置。
UART通訊模塊介紹
圖1是MSP430FR2311的系統(tǒng)架構(gòu)圖，eUSCI_A0模塊如紅框所示，它支持UART通訊。
圖 1 MSP430FR2311系統(tǒng)架構(gòu)圖
UART屬于異步通信模式，MSP430FR2311通過UCA0RXD和UCA0TXD與其它芯片相連，芯片之間并沒有時(shí)鐘信號(hào)CLK連接。
在工程應(yīng)用中，首先根據(jù)工程需要選擇合適的波特率（Baud Rate），在MSP430FR2311中成為BITCLK，然后選擇UART模塊的時(shí)鐘源BRCLK，根據(jù)選擇的波特率和時(shí)鐘源頻率，進(jìn)行合適的寄存器配置，便可實(shí)現(xiàn)UART通訊。在MSP430FR2311中，UCA0CTLW0中的UCSSELx用來選擇時(shí)鐘源，波特率通過UCOS16, UCBRx, UCBRFx和 UCBRSx來設(shè)定。
低頻波特率配置
如果BRCLK是BITCLK的整數(shù)倍，即BRCLK/BITCLK=N，這時(shí)比較容易理解，在UART傳輸時(shí)，每個(gè)數(shù)據(jù)bit時(shí)長包含了N個(gè)BRCLK。
但往往BRCLK不是BITCLK的整數(shù)倍，這時(shí)要實(shí)現(xiàn)UART通訊就需要進(jìn)行合適的調(diào)制（modulation），以避免累積誤差導(dǎo)致UART通訊失敗。在MSP430FR2311中，UCBRSx用來實(shí)現(xiàn)合理調(diào)制。
以傳輸一個(gè)8bit數(shù)據(jù)為例，在發(fā)送的bit位中包含start bit，8bit數(shù)據(jù)，parity bit和stop bit。
在SLAA049中，用圖標(biāo)明了UCBRSx的modulation模式，如圖二所示，它是以8bit為一個(gè)循環(huán)進(jìn)行調(diào)制。
圖2 UCBRSx的modulation模式
以時(shí)鐘源頻率BRCLK 32768Hz，波特率BITCLK 2400Hz為例，32768/2400=13.6533，所以UCOS16=0，UCBRx=13，modulation的作用主要是用來消除累積誤差，所以如下表所示，當(dāng)累積誤差大于等于0.5時(shí)，UCBRSx對(duì)應(yīng)的位置1，否則清零。經(jīng)過計(jì)算，UCBRSx=0xB6.
表1 UCBRSx的生成說明
| Start Bit | Data Bit0 （LSB） | Data Bit1 | Data Bit2 | Data Bit3 | Data Bit4 | Data Bit5 | Data Bit6 |
UCBRSx | m0 1 | m1 0 | m2 1 | m3 1 | m4 0 | m5 1 | m6 1 | m7 0 |
Fractional | 0.6533*1 =0.6533 | 0.6533*2 =1.3066 | 0.6533*3 =1.9599 | 0.6533*4 =2.6132 | 0.6533*5 =3.2665 | 0.6533*6 =3.9198 | 0.6533*7 =4.5731 | 0.6533*8 =5.2264 |
所以調(diào)制后的Timing如圖3所示，圖中13代表13個(gè)BRCLK時(shí)長，14代表14個(gè)BRCLK時(shí)長。
圖3 Modulated Timing
再以時(shí)鐘源頻率BRCLK 1048576Hz，波特率BITCLK 115200為例，1048576/115200=9.1022，所以UCOS16=0，UCBRx=9，對(duì)于m5,雖然小數(shù)部分大于0.5，但是由于在m4的位置已經(jīng)增加了1個(gè)BRCLK的時(shí)長，所以需要小數(shù)部分累積到大于1.5后，UCBRSx的位才會(huì)設(shè)置為1。經(jīng)過計(jì)算，UCBRSx=0x08.
表2 UCBRSx的生成說明
| Start Bit | Data Bit0 （LSB） | Data Bit1 | Data Bit2 | Data Bit3 | Data Bit4 | Data Bit5 | Data Bit6 |
UCBRSx | m0 0 | m1 0 | m2 0 | m3 0 | m4 1 | m5 0 | m6 0 | m7 0 |
Fractional | 0.1022*1 =0.1022 | 0.1022*2 =0.2044 | 0.1022*3 =0.3066 | 0.1022*4 =0.4088 | 0.1022*5 =0.5110 | 0.1022*6 =0.6132 | 0.1022*7 =0.7154 | 0.1022*8 =0.8176 |
MSP430FR2311 User’s Guide中提供了UCBRSx的調(diào)制數(shù)據(jù)，方便快速獲得正確的UCBRSx值。如圖4所示。
圖 4 UCBRSx設(shè)定值速查表
高頻波特率配置
MSP430FR2311中包含了一個(gè)過采樣波特率模式（oversampling baud-rate mode），用來支持高頻時(shí)鐘源。UCA0MCTLW中UCOS16用來使能過采樣波特率模式。當(dāng)UCOS16=1時(shí)，過采樣波特率模式使能，此時(shí)UCBRx中1對(duì)應(yīng)16個(gè)BRCLK時(shí)長，UCBRFx中1對(duì)應(yīng)1個(gè)BRCLK時(shí)長。
以時(shí)鐘源頻率BRCLK 4000000Hz，波特率BITCLK 57600為例，4000000/57600=69.4444，再將69除以16，商為4，余數(shù)為5，所以UCOS16=1，UCBRx=4，UCBRFx=5. UCBRSx的設(shè)置如前面的討論，不再贅述，UCBRSx=0x55.
在過采樣波特率模式中，數(shù)值判定（majority votes）時(shí)，總是以1/16的數(shù)據(jù)bit時(shí)長（1/BITCLK）來分段。MSP430FR2311 User Guide中提供了UCBRFx的調(diào)制表格，如表3所示。
表3 UCBRFx調(diào)制模式
所以在這個(gè)例子中，一個(gè)數(shù)據(jù)bit時(shí)長如圖5所示。
圖5 UCBRFx調(diào)制
參考文獻(xiàn)
MSP430FR231x Mixed-Signal Microcontrollers, datasheet, SLASE58C
MSP430 Universal Synchronous Asynchronous Receive/Transmit Communication Interface, SLAA049
MSP430FR4xx and MSP430FR2xx Family User's Guide, SLAU445H
