Atmel单片机串口速率与温度关系

[nilwade]

ATMEGA16A-AU的片子，采用内部RC时钟，8MHz，串口设置为：速率115200，1个起始位，无校验。
使用上述单片机进行串口通信，在温度达到70摄氏度时，发现串口通信异常，恢复常温通信又正常。使用9600波特率通信，在温度达到80摄氏度仍能正常通信。有没有哪位大虾有遇到相同的问题？？
手册上给出此款单片机的工作温度上限可达85摄氏度，所以想请教各位大虾：此系列单片机最高稳定的串口通信速率与温度的关系？是否采用外部晶振有利于维持稳定？

[老帅哥23333]

我只知道 这个ATMEL 台湾人叫 永洋

[mbugaifc]

[胡占魁]

不是很懂！！！！！1！

[hanhan83215]

这个不错，大家一起学习一下吧

[line_us]

2看看是不是温度的问题。

[枫岚小子]

赞成,这个还不错

[枫岚小子]

呵呵，学习下

[seedundersnow]

用晶振吧. 那个振荡器本来就不适合用于通讯.

[nilwade]

引用 26 楼 of123 的回复:

[quote=引用 16 楼 nilwade 的回复:] 感谢各位的回帖。 我自己也总结一下：RC片内时钟受温度、电压等外部环境影响大。所以对于串口通信而言，不是一种可靠的解决方案。片内RC校正可以部分解决这个问题，但是校正结果只针对特定的温度及电压，假若这些值变化了，那么就需要再次的校正。因此，对于串口通信，尤其是高速率情况，建议方案是外加晶振作为参考时钟。

你这里还是有个误区。 作为芯片厂商，ATMEL 既然规定了工作温度范围，那么，它的 RC 温度系数就应当是能够满足整个温度范围的要求的。 出现温升后频率偏差，实际上是工艺偏差造成的 RC 参数误差引起的。注意，工艺偏差造成的主要是 RC 参数的偏离，而对 RC 温度敏感性的影响较小。换句话说，每一个芯片在基准温度下 RC 固有频率是不同的，大致可以看作是正态分布；而每一个芯片的 RC 频率的温度变化率是大致相近的。 因此，你只要在常温和正常工作条件下进行一次预调，它应该能满足厂商所规定的工作温度下的要求。如果采用这个方案的话，还可以继续咨询 ATMEL 的技术支持。 当然，如果你的应用成本不敏感的话，使用外部晶振时钟源可以省去很多麻烦。比如批量小的情况下，做量产调试环境和增加调试代码的成本可能得不偿失。[/quote] 感谢of123的回复，学到了不少。但还有一个疑问想请教下：“在常温和正常工作条件下进行一次预调，它应该能满足厂商所规定的工作温度下的要求”，这一点如何做到？ 因为就我理解，例如常温和80度两个环境，预调的效果应该是不同的。每个预调可以保证相同环境下的稳定通信，但应该无法保证环境变化后的稳定通信吧。

[sunyan8261128]

温度对于波特率影响还是很大的

[nilwade]

感谢of123的详细解答！！！你的意思我明白了，就是在校准后，温度变化产生的误差应该是在容差允许范围内。

引用 43 楼 of123 的回复:

实际上，这是一个容差的概念。 在串口通讯下，并非要求你的波特率时钟与基准分毫不差，它允许一定的误差。并且，由于它的协议设计，每一个字节的误差不会传导至下一个字节。我们以你发送为例来说明。假如你所用的是 10-bit 帧，且接收端是在每一 bit 的中点采样，那么你的理论极限容差就是 5%，因为第 10 bit 时误差已经累积到半个周期了。当然，在实际应用中，我们设计时所容忍的误差远小于 5%。因为接收端可能存在反向的误差。传输方向反过来，道理也是一样的。 厂商给出工作条件的时候，应该是考虑到在这个范围内都保证满足容差的。这个还可以在进一步咨询 ATMEL 的技术支持，确认他们给出的工作温度范围是否对 RC 时钟振荡器通用适用。特别要问，在最高温度下，产生的偏差有多大（如果 Spec 中没有的话）。 一般情况下，产品的特性参数是在标准大气环境下测试的，温度一般就是我们所说的室温（一般采用 25C 或 20C，要看厂商的 Spec）。你在这一点下尽可能准确地将波特率调整到标称值。 如果厂商所给的工作温度范围是有效的，那么你在这个范围内所产生的误差，应该在容差范围内。 不知我说清楚了没有。换句话说，你在 25C 下校准到 115200; 在厂商承诺的最高温度下，波特率是变了，但它应该在容差之内。 还有一种方法，你预先测一下温度升高之后，实际波特率与常温相比是升高了还是降低了（与芯片 RC 所用的工艺有关）。假如是升高，那么你可以在常温下预先给一点负偏置，也就是略调低一些，来保证你的高温下仍不超差。反之亦然。当然，这是以你不在低温下使用为条件的。 至于 115200 下稳定性比 9600 差的问题，可能与分频系数的误差有关。在 UART 模块中，它所获得的采样和发送时钟，实际上是通过对系统时钟分频得到的。在某些情况下，某一波特率与系统时钟没有整倍数的关系，因此分频系数（必须是整数）是个近似值。在高波特率下，这种误差更大，因为分频系数每加减 1，其分频偏差相对于短的时钟周期引起的误差要大得多。 说穿了，很多情况下，你在芯片上实际得到的波特率往往不是标称值，而且波特率越高，误差率越大。

[of123]

实际上，这是一个容差的概念。 在串口通讯下，并非要求你的波特率时钟与基准分毫不差，它允许一定的误差。并且，由于它的协议设计，每一个字节的误差不会传导至下一个字节。我们以你发送为例来说明。假如你所用的是 10-bit 帧，且接收端是在每一 bit 的中点采样，那么你的理论极限容差就是 5%，因为第 10 bit 时误差已经累积到半个周期了。当然，在实际应用中，我们设计时所容忍的误差远小于 5%。因为接收端可能存在反向的误差。传输方向反过来，道理也是一样的。 厂商给出工作条件的时候，应该是考虑到在这个范围内都保证满足容差的。这个还可以在进一步咨询 ATMEL 的技术支持，确认他们给出的工作温度范围是否对 RC 时钟振荡器通用适用。特别要问，在最高温度下，产生的偏差有多大（如果 Spec 中没有的话）。 一般情况下，产品的特性参数是在标准大气环境下测试的，温度一般就是我们所说的室温（一般采用 25C 或 20C，要看厂商的 Spec）。你在这一点下尽可能准确地将波特率调整到标称值。 如果厂商所给的工作温度范围是有效的，那么你在这个范围内所产生的误差，应该在容差范围内。 不知我说清楚了没有。换句话说，你在 25C 下校准到 115200; 在厂商承诺的最高温度下，波特率是变了，但它应该在容差之内。 还有一种方法，你预先测一下温度升高之后，实际波特率与常温相比是升高了还是降低了（与芯片 RC 所用的工艺有关）。假如是升高，那么你可以在常温下预先给一点负偏置，也就是略调低一些，来保证你的高温下仍不超差。反之亦然。当然，这是以你不在低温下使用为条件的。 至于 115200 下稳定性比 9600 差的问题，可能与分频系数的误差有关。在 UART 模块中，它所获得的采样和发送时钟，实际上是通过对系统时钟分频得到的。在某些情况下，某一波特率与系统时钟没有整倍数的关系，因此分频系数（必须是整数）是个近似值。在高波特率下，这种误差更大，因为分频系数每加减 1，其分频偏差相对于短的时钟周期引起的误差要大得多。 说穿了，很多情况下，你在芯片上实际得到的波特率往往不是标称值，而且波特率越高，误差率越大。

[lbing7]

个人觉得，片内的RC不能用作（像通信，定时这类）对精度有要求的时钟源这应该是常识

[柏林]

初学者，看看理解了先！

[万州云飞扬]

可以考虑使用有源晶振 温度范围会高一些

[DarkMetal]

以前在英飞凌的C167上也碰到过跟温度有关的怪问题，高低温测试时CAN端口会丢包，后来改用工业级的就解决了

[nilwade]

引用 46 楼 lbing7 的回复:

个人觉得，片内的RC不能用作（像通信，定时这类）对精度有要求的时钟源这应该是常识

吃过这个亏后，以后就长记性了~~

[of123]

并非所有涉及到通讯的应用都必须使用晶振。 USB 必须使用晶振，没商量。 但很多其他低速通讯，要经过实验来确定是否可用芯片内部 RC 振荡器来支持。尤其是同步通讯，对时钟的要求更低一些。 我公司的一款芯片，就在一个用户的 SD 卡应用中，使用片内振荡器做时钟。通讯采用 SPI 协议。 所以，要看场合和需求，以及成本压力。

[wwt19941225]

学习一下 挺好

[CHN8421]

来学习的。看了帖子觉得很有帮助