MSP430FR2311是一款FRAM数字控制器，可以实现超低功耗，并且集成了丰富的外设模块，可以满足工业和消费等多种应用。MSP430FR2311中的eUSCI_A0支持UART通讯，本文对此UART模块的寄存器配置进行了详细的分析和计算，以帮助工程师对此UART模块进行深入理解和灵活配置。
UART通讯模块介绍
图1是MSP430FR2311的系统架构图，eUSCI_A0模块如红框所示，它支持UART通讯。
图 1 MSP430FR2311系统架构图
UART属于异步通信模式，MSP430FR2311通过UCA0RXD和UCA0TXD与其它芯片相连，芯片之间并没有时钟信号CLK连接。
在工程应用中，首先根据工程需要选择合适的波特率（Baud Rate），在MSP430FR2311中成为BITCLK，然后选择UART模块的时钟源BRCLK，根据选择的波特率和时钟源频率，进行合适的寄存器配置，便可实现UART通讯。在MSP430FR2311中，UCA0CTLW0中的UCSSELx用来选择时钟源，波特率通过UCOS16, UCBRx, UCBRFx和 UCBRSx来设定。
低频波特率配置
如果BRCLK是BITCLK的整数倍，即BRCLK/BITCLK=N，这时比较容易理解，在UART传输时，每个数据bit时长包含了N个BRCLK。
但往往BRCLK不是BITCLK的整数倍，这时要实现UART通讯就需要进行合适的调制（modulation），以避免累积误差导致UART通讯失败。在MSP430FR2311中，UCBRSx用来实现合理调制。
以传输一个8bit数据为例，在发送的bit位中包含start bit，8bit数据，parity bit和stop bit。
在SLAA049中，用图标明了UCBRSx的modulation模式，如图二所示，它是以8bit为一个循环进行调制。
图2 UCBRSx的modulation模式
以时钟源频率BRCLK 32768Hz，波特率BITCLK 2400Hz为例，32768/2400=13.6533，所以UCOS16=0，UCBRx=13，modulation的作用主要是用来消除累积误差，所以如下表所示，当累积误差大于等于0.5时，UCBRSx对应的位置1，否则清零。经过计算，UCBRSx=0xB6.
表1 UCBRSx的生成说明
| 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 |
所以调制后的Timing如图3所示，图中13代表13个BRCLK时长，14代表14个BRCLK时长。
图3 Modulated Timing
再以时钟源频率BRCLK 1048576Hz，波特率BITCLK 115200为例，1048576/115200=9.1022，所以UCOS16=0，UCBRx=9，对于m5,虽然小数部分大于0.5，但是由于在m4的位置已经增加了1个BRCLK的时长，所以需要小数部分累积到大于1.5后，UCBRSx的位才会设置为1。经过计算，UCBRSx=0x08.
表2 UCBRSx的生成说明
| 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的调制数据，方便快速获得正确的UCBRSx值。如图4所示。
图 4 UCBRSx设定值速查表
高频波特率配置
MSP430FR2311中包含了一个过采样波特率模式（oversampling baud-rate mode），用来支持高频时钟源。UCA0MCTLW中UCOS16用来使能过采样波特率模式。当UCOS16=1时，过采样波特率模式使能，此时UCBRx中1对应16个BRCLK时长，UCBRFx中1对应1个BRCLK时长。
以时钟源频率BRCLK 4000000Hz，波特率BITCLK 57600为例，4000000/57600=69.4444，再将69除以16，商为4，余数为5，所以UCOS16=1，UCBRx=4，UCBRFx=5. UCBRSx的设置如前面的讨论，不再赘述，UCBRSx=0x55.
在过采样波特率模式中，数值判定（majority votes）时，总是以1/16的数据bit时长（1/BITCLK）来分段。MSP430FR2311 User Guide中提供了UCBRFx的调制表格，如表3所示。
表3 UCBRFx调制模式
所以在这个例子中，一个数据bit时长如图5所示。
图5 UCBRFx调制
京公网安备 11010802033920号
