[发明专利]一种通用异步收发器的波特率校准方法和装置

说明书

本发明是一种通用异步收发器的波特率校准方法和装置，本发明是通过时间参考作为基准，以通用异步收发器采样时钟对时间参考进行数学统计，根据统计方法结合时间参考还原通用异步收发器采样时钟的精确频率，以精确时钟为基础以量化区间为依据将精准时钟合理量化至可计算区间，以该区间的特征频率作为通用异步收发器的特征时钟频率，计算通用异步收发器的传输参数，实现传输波特率的校准，以完成通用异步收发。本发明通过时间参考和片内装置，降低了对通用异步收发器采样时钟的精度要求，以校准后的波特率进行数据传输，提高了通用异步收发的稳定性。

技术领域

本发明属于集成电路芯片的设计领域，具体涉及通用异步收发器的波特率校准方法和装置。

背景技术

通用异步收发器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，通常称做UART，是实现设备之间低速数据通信的标准协议。其只需占用两根线就可以完成数据的收发(一根接收数据，一根发送数据)，因其协议简单被广泛集成于微处理器，作为数据传输或是调试接口。

通用异步收发器为完全异步数据传输，传统实现方式都存在数据传输过程中的误差积累，当误差积累到约0.5个传输位时间时，则会导致数据传输错误。以12bit的一帧数据(1个起始位，8个数据位，1个校验位，2个停止位)为例，对于±5％时钟精度的通用异步收发器，在传输最后1个bit时，波特率积累的误差已经达到5％*12＝60％，超过50％的阈值，该位的传输可能产生错误。因此对于通用异步收发器而言，时钟精度至少达到±4％，才能保证波特率积累误差小于0.5bit，考虑到芯片温度，电压，工艺偏差及电磁场等工作环境的影响，如此精度的时钟对设计提出了很大的挑战，尤其针对低成本的芯片，是不可接受的。

发明内容

本发明的目的，降低了通用异步收发器采样时钟精度要求，校准了通用异步收发器传输波特率，提高了通用异步收发的稳定性。

本发明的核心思想是基于标准时间参考，通过检测电路进行时钟数学统计，根据统计结果并结合量化手段，减少时钟误差并抑制传输波特率误差，实现低精度时钟下通用异步收发器的稳定传输。详细的技术方案描述如下：

本发明装置主要包括：一个时钟统计模块200、一个时钟精准化模块300、一个时钟区间化模块400、一个波特率校准计算模块500等。

各组件连接关系如下：

时钟统计模块(200)与时钟精准化模块(300)相连，时钟精准化模块(300)与时钟区间化模块(400)相连，时钟区间化模块(400)与波特率校准计算模块(500)相连。

本发明的方法主要包括如下步骤：

步骤1通过装置(700)外部提供时间参考(100)作为装置(700)的时钟基准；步骤2通过时钟统计模块(200)实现对时间参考(100)的数学统计；步骤3通过时钟精准化模块(300)，将时钟统计模块(200)的数据统计值，使用统计方法，计算得到通用异步收发器采样时钟(802)的精确频率；步骤4通过时钟区间化模块(400)，将时钟精准化模块(300)得到的精确时钟值，量化至特殊区间，以区间特征值代替时钟精准值；步骤5通过波特率校准计算模块(500)，使用时钟区间化模块(400)得到的特征值作为计算输入，经过计算得出通用异步收发器传输参数并完成波特率校准；步骤6异步收发(600)使用装置(700)中波特率校准计算模块(500)得到的传输参数和校准完成的波特率，进行通用异步收发器传输。

所述时间参考(100)则是作为时钟校准的基准，在芯片加工、测试、应用阶段以特定的形式输入芯片，给到时钟统计模块(200)。

所述时钟统计模块(200)则是以特定的软件、硬件，以特定的统计方法，得到时钟参考的统计学数据，用于时钟精准化模块(300)。