串口通讯波特率出现误差的因素

串口通讯（UART）是一种异步通讯，收发双方需要按照约定的波特率进行通讯。当波特率出现误差时，会导致通讯出错。那导致波特率出现误差的因素都有哪些呢，今天就来分析一下。

1.分频误差

首先，波特率是根据系统时钟分频产生的，而系统时钟和波特率可能不是整数倍的关系，所以分频时也会产生误差。但是目前大部分MCU的系统时钟比较高，一般都在几十MHz，远远大于串口通讯波特率，所以这个误差影响很小。假设MCU时钟为48MHz，波特率为115200，48MHz/115200=416.67，按照417分频，实际波特率为48M/417=115108，误差为（115200-115108）/115200，约为0.08%，这个误差很小，对串口通讯没什么影响。 但是，当系统时钟较低，或者波特率较高时，也就是两者相差倍率较小时，这个误差就不可忽视。 对于一些较早的51内核的MCU，由于运行频率低，采用非整数的晶振（比如11.0592M等）就是为了使用常见波特率时（比如9600、115200），分频的误差尽量小。

2.时钟误差

其次，波特率的主要误差还是取决于系统时钟的误差。那串口通讯对时钟误差的要求有多高呢？ 先看串口通讯时序图：

串口通讯由起始位、数据位、校验位、停止位组成。以常见的8N1为例，即1位起始位，8位数据位，无校验，1位停止位。也就是说传输一个字节需要10bits。每一个字节都有一个起始位做同步，所以误差只会在一个字节内累计。 不难看出，在最后一个位采样时，误差最大，允许极限误差为0.5位。按照每个字节10位计算，最大允许误差为±0.5/10=±0.05，即±5%。考虑到串口通讯涉及收发两端，两端都可能存在误差，所以，每端的误差最好控制在±2.5%以内。 当数据位、校验位等较多时，要求的时钟误差就更高一些。考虑到上面所说的分频误差，一般来说，当时钟误差小于±2%时，串口通信是比较可靠的。

原文标题：UART波特率对时钟精度的要求有多高？

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审核编辑：汤梓红