MSP430FR2311 中UART模块寄存器配置的分析和计算

作者： TI 工程师 Max Han

简介

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

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

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

参考文献

1. MSP430FR231x Mixed-Signal Microcontrollers, datasheet, SLASE58C
2. MSP430 Universal Synchronous Asynchronous Receive/Transmit Communication Interface, SLAA049
3. MSP430FR4xx and MSP430FR2xx Family User's Guide, SLAU445H