[發(fā)明專利]UART串口主從通信的時鐘頻率校準(zhǔn)和頻率測量方法

有效

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• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112099568B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鐘書鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州恒芯微電子科技有限公司
• 主分類號: G06F1/12
• 分類號: G06F1/12;G06F13/42
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發(fā)明公開了一種UART串口主從通信的時鐘頻率校準(zhǔn)和頻率測量方法。通過主機MCU向從機芯片發(fā)送脈寬預(yù)先設(shè)置的復(fù)位信號，從機芯片接收復(fù)位信號脈寬檢測，計算第一頻率偏差系數(shù)，并根據(jù)其調(diào)整從機內(nèi)部RC時鐘的頻率；在主機MCU和從機芯片正常通訊過程中，從機芯片實時檢測從主機MCU接收的每一幀通訊的數(shù)據(jù)變化情況，檢測出時鐘頻率的第二頻率偏差系數(shù)，第二頻率偏差系數(shù)保存，主機MCU根據(jù)其對從機芯片檢測接收到的測量量進行調(diào)整修正。本發(fā)明能解決UART串口主從通信間的時鐘頻率不同步及其測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的問題，在不改變串口通訊的幀結(jié)構(gòu)、不用增加額外的幀結(jié)構(gòu)情況下能進行校正頻率，提升了串口通訊的效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域的一種時鐘頻率校準(zhǔn)和頻率測量方法，具體是涉及了一種具有時鐘頻率校準(zhǔn)和頻率測量功能的UART從機芯片和用于UART串口主從通信的時鐘頻率校準(zhǔn)和頻率測量方法。

背景技術(shù)

UART（串口）、SPI和IIC通訊是最常用的幾種MCU與外部設(shè)備（外設(shè)）間的通訊接口電路。UART串口通訊僅需TX/RX兩根信號線，在不需隔離的半雙工通訊里，兩根信號線可以合并為一根。在隔離通訊領(lǐng)域里，也僅需兩個隔離器件，并且協(xié)議簡單可靠，因此在不需要特別高速通訊的應(yīng)用領(lǐng)域里獲得了大量的應(yīng)用。

串口通訊包含主機和從機，可以一對一，也可以一對多。主機一般為主機MCU，從機為外部設(shè)備，例如ADC芯片、計量芯片、傳感器芯片等。

串口通訊要求主機和從機的頻率偏差系數(shù)在一定范圍之內(nèi)，一般要求是+/-5%之內(nèi)，更可靠些的要求是+/-3%之內(nèi)。主機MCU一般會采用具有精確頻率的晶體時鐘，而從機芯片出于成本考慮，則可能僅使用芯片內(nèi)部的RC時鐘。

從機芯片內(nèi)的RC時鐘離散度偏差可能會超過5%，超過的芯片會導(dǎo)致串口通訊失敗，從而影響良率。

發(fā)明內(nèi)容

為解決串口通訊時從機芯片內(nèi)部RC時鐘偏差過大、導(dǎo)致通訊失敗的問題，本發(fā)明提出一種串口通訊流程和技術(shù)實現(xiàn)方式，具體是一種UART串口主從通信的時鐘頻率校準(zhǔn)和頻率測量方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

首先，通過主機MCU向從機芯片發(fā)送脈寬預(yù)先設(shè)置的復(fù)位信號RX，從機芯片接收復(fù)位信號RX，進而通過對復(fù)位信號RX中的脈寬檢測，計算出自身內(nèi)部時鐘的第一頻率偏差系數(shù)，然后根據(jù)第一頻率偏差系數(shù)進行第一次調(diào)整時鐘頻率到更小的偏差范圍之內(nèi)，同時將第一頻率偏差系數(shù)保存；

然后，在主機MCU和從機芯片后續(xù)的正常通訊過程中，從機芯片實時檢測從主機MCU接收的每一幀通訊的數(shù)據(jù)變化情況，檢測出時鐘頻率的第二偏差系數(shù)，將同時將第二頻率偏差系數(shù)保存到寄存器里并發(fā)送到主機MCU讀取，由主機MCU根據(jù)第二頻率偏差系數(shù)對從機芯片檢測接收到的測量量進行調(diào)整修正。

第二偏差系數(shù)保存在寄存器里供主機MCU讀取，再由主機MCU進行第二次修正，第二偏差系數(shù)不對RC時鐘頻率做進一步精細(xì)化調(diào)整，這樣解決了RC時鐘頻率的調(diào)節(jié)精度有限的問題。

第一次檢測能將RC時鐘頻率實際調(diào)節(jié)到百分之一精度，第二次檢測能提供時鐘頻率千分之一精度的系數(shù)，供MCU讀取以便對頻率敏感的數(shù)據(jù)進行系數(shù)修正。

所述的方法用于帶有晶體時鐘的主機MCU和帶有RC時鐘的從機芯片之間的通訊。

設(shè)置復(fù)位信號RX包括一個時長為T_RST的’0’低電平（復(fù)位電平），從機芯片接收復(fù)位信號RX開始，當(dāng)初始接收到RX信號中的’0’低電平后，用內(nèi)部RC時鐘對’0’低電平進行計數(shù)，等到復(fù)位信號RX變高成’1’高電平后停止計數(shù)，獲得實際計數(shù)值N_act，進而計算N_act/N_ideal作為第一頻率偏差系數(shù)，其中N_ideal表示從機芯片內(nèi)部RC時鐘的理想頻率F_ideal下的理想計數(shù)值。