本文檔概述了一種基于 SCI/UART 輸入信號，可以自動校準本設備SCI/UART波特率的方法，該方法適用與所有第三代C2000芯片，比如F2807x/37x，F28004x，F28002x等等。

一 原理說明

假設有2塊電路板通過SCI進行通信。“Transmitter”向“Receiver”發送未知波特率的數據，“ Receiver”則使用 eCAP 測量未知的波特率，然后修改其自身的波特率和“Transmitter”匹配。

下面款圖是一種情況，其中“Transmitter” 的波特率設置為 9889，而“Receiver”的初始波特率設置為 9601 ，相比之下“Receiver”的波特率為 -3% 偏差。 經過算法的自動校準以后，“Receiver”將會把自身波特率校正為與“Transmitter”相同的9889。

下面框圖則是另一種情況，假如“Receiver”和“Transmitter”的初始波特率都是9889，但“Receiver”的內部晶振INTOSC有-3%的偏差。使用上述完全相同的方法原理和步驟，“Receiver”波特率設置將會從9889校準成9601，這樣“Receiver”的波特率設置被自動校準抵消內部晶振的偏差。在測量實際信號時，“Receiver”輸出到“Transmitter”的信號會是正確的 9889 波特率。

二 Receiver 的校準代碼

1. 初始化

需要配置以下模塊來校準波特率：

時鐘：使用 INTOSC2 并選擇 100MHz 的 LSPCLK

#define DEVICE_SETCLOCK_CFG (SYSCTL_OSCSRC_OSC2 | SYSCTL_IMULT(20) |

SYSCTL_FMULT_NONE | SYSCTL_SYSDIV(2) |

SYSCTL_PLL_ENABLE)

//

// Set up PLL control and clock dividers

//

SysCtl_setClock(DEVICE_SETCLOCK_CFG);

//

// Make sure the LSPCLK divider is set to the default (divide by 4)

//

SysCtl_setLowSpeedClock(SYSCTL_LSPCLK_PRESCALE_1);

SCI 模塊：通訊數據使用，發出校準以后的波形

// Initialize SCIA and its FIFO.

//

SCI_performSoftwareReset(SCIA_BASE);

//

// Configure SCIA for communications.

//

SCI_setConfig(SCIA_BASE, DEVICE_LSPCLK_FREQ, TARGETBAUD, (SCI_CONFIG_WLEN_8 |

SCI_CONFIG_STOP_ONE |

SCI_CONFIG_PAR_NONE));

SCI_resetChannels(SCIA_BASE);

SCI_resetRxFIFO(SCIA_BASE);

SCI_resetTxFIFO(SCIA_BASE);

SCI_clearInterruptStatus(SCIA_BASE, SCI_INT_TXFF | SCI_INT_RXFF);

SCI_enableFIFO(SCIA_BASE);

SCI_enableModule(SCIA_BASE);

SCI_performSoftwareReset(SCIA_BASE);

Xbar 輸入：將 GPIO28/SCI 內部連接到 INPUTXBAR7 與 ECAP1 配合使用

//

// Configure GPIO 28 as eCAP input

//

XBAR_setInputPin(XBAR_INPUT7, 28);

ECAP 模塊：監控接收到的 SCI 通信脈沖寬度

//

// Disable ,clear all capture flags and interrupts

//

ECAP_disableInterrupt(ECAP1_BASE,

(ECAP_ISR_SOURCE_CAPTURE_EVENT_1 |

ECAP_ISR_SOURCE_CAPTURE_EVENT_2 |

ECAP_ISR_SOURCE_CAPTURE_EVENT_3 |

ECAP_ISR_SOURCE_CAPTURE_EVENT_4 |

ECAP_ISR_SOURCE_COUNTER_OVERFLOW |

ECAP_ISR_SOURCE_COUNTER_PERIOD |

ECAP_ISR_SOURCE_COUNTER_COMPARE));

ECAP_clearInterrupt(ECAP1_BASE,

(ECAP_ISR_SOURCE_CAPTURE_EVENT_1 |

ECAP_ISR_SOURCE_CAPTURE_EVENT_2 |

ECAP_ISR_SOURCE_CAPTURE_EVENT_3 |

ECAP_ISR_SOURCE_CAPTURE_EVENT_4 |

ECAP_ISR_SOURCE_COUNTER_OVERFLOW |

ECAP_ISR_SOURCE_COUNTER_PERIOD |

ECAP_ISR_SOURCE_COUNTER_COMPARE));

//

2. 中斷

捕獲傳入 SCI 通信的脈沖寬度，每捕獲 4 次就中斷一次。 將這 4 個捕獲添加到陣列中。

__interrupt void ecap1ISR(void)

{

if(stopCaptures==0)

{

//

// Get the capture counts, interrupt every 4. Can be 1-bit or more wide.

// add one to account for partial eCAP counts at higher baud rates

// (e.g. count = 40, but if had higher resolution, this would be 40.5)

//

capCountArr[0] = 1+ECAP_getEventTimeStamp(ECAP1_BASE, ECAP_EVENT_1);

capCountArr[1] = 1+ECAP_getEventTimeStamp(ECAP1_BASE, ECAP_EVENT_2);

capCountArr[2] = 1+ECAP_getEventTimeStamp(ECAP1_BASE, ECAP_EVENT_3);

capCountArr[3] = 1+ECAP_getEventTimeStamp(ECAP1_BASE, ECAP_EVENT_4);

//

// Add samples to a buffer. Get average baud and tune INTOSC if buffer filled.

//

capCountIter = 0;

for (capCountIter=0; capCountIter<4; capCountIter++)

{

//

3. 主循環

捕獲陣列滿后，計算陣列的平均脈沖寬度 (也就是波特率)，并更新SCI波特率寄存器，使其盡可能接近計算的平均值。

//

// Loop forever. Suspend or place breakpoints to observe the buffers.

//

for(;;)

{

//

// Array is filled, begin tuning

//

if(stopCaptures==1)

{

//

// Get an average baud rate from the array of samples

//

uint32_t avgBaud = getAverageBaud(samplesArr,NUMSAMPLES,TARGETBAUD);

//

// if the baud function returns the error code '0', then flag an error

//

if(avgBaud==0)

{

ESTOP0;

4. 平均脈沖寬度

對于許多應用的SCI 通信，傳輸的數據 (例如 0xA5)是變化不固定的，因此SCI的高低電平脈沖寬度就是變化的。所以必須對樣本陣列進行如下的預處理，然后才能計算平均脈沖寬度。

a) 丟棄大于 10 位寬的脈沖寬度 (丟棄空閑時間)

b) 將 n 位值除以 n

c) 對修改后的樣本數組進行平均化

uint32_t getAverageBaud(volatile float arr[], int size, float targetBaudRate)

{

//

// clean up variable width array to single-bit-width array

//

uint16_t pass = arrTo1PulseWidth(arr, size, (float)DEVICE_SYSCLK_FREQ/targetBaudRate);

//

// pass only if enough good samples provided

//

if(pass == 0)

{

return 0;

}

//

// convert 2-bit width, 3-bit width, etc. to 1-bit width values by dividing, and average these values.

// skip unrelated values

//

float averageBitWidth = computeAvgWidth(arr, size);

以下是平均脈寬計算的原理和代碼流程圖

三 結果

按照以下設置進行測試，結果詳見表格，校準以后的誤差從3% 改善為0.1%左右甚至更小。

“Transmitter”設置為正確的波特率 (我們嘗試匹配的波特率)

“Receiver”設置為錯誤波特率 (-3% 或 +3%)

“Receiver”運行校準程序以匹配“Transmitter”