GD32转RS422在115200下接收乱码

如果你只是串口间来回传输数据，那么乱码大概的时钟没配置对，请看我这两篇文章：
GD32F4(5):GD32F450时钟配置为200M过程分析
GD32F4(6):晶振引发串口乱码

本文讲述的乱码不是程序的原因，而是使用了部分品牌的转换芯片(如uart转RS422、485、232)导致的电平时常发生改变引发的乱码。

1. 知识储备

首先我们要知道，在定义UART协议的时候，我们都是以bit为单位的，比如起始位是一个bit的低电平，数据一位占据的是1个bit低或1个bit的高，停止位是1或1.5或2个bit。这里其实隐含了一个事情，那就是按理说每一个状态都是有时间规定的，即倍数于一个bit的时间，而bit的时间和波特率是一一对应的。

举个简单的例子：

• 当波特率为9600的时候，每一个bit的时间为1s/9600 = 104us,也就是说起始位应该是104us的低电平，一个0应该是104us的低电平，一个1应该是104us的高电平。

• 当波特率为115200的时候，每一个bit的时间为1s/115200 = 8.68us,也就是说起始位应该是8.68us的低电平，一个0应该是8.68us的低电平，一个1应该是8.68us的高电平。

可是对于通信来讲，我们都知道数据传输的时候0和1的表示时间难免和bit时间有一些误差，可能0的时间稍短些，1的时间电平稍长些，这些都是很正常的事情，只要在一个合理的范围内，应该都能识别，可是GD32对于这种兼容效果极差，就是就是这件事，直接导致了stm32换型GD32失败。

下面是我的遭遇：

2. 环境

我为GD32F450设计了一个UART转RS422，转换模块型号为CA-IS3086W，下面是它的设计图(声明：我的问题不是由于这个电路引发的，这里只是给个例子，这个CA-IS3086W很好用)：

当我把GD32程序写完，用usb转RS422模块来进行测试，我用的是下面这个模块(这个模块就是坑的开始，我后面说)：

这个是同时支持422和485的模块，我把这个蓝色外壳打开，这个芯片422是通过两个串口转485来实现的。

3. 操作

我用串口助手发送数据，通过usb转422发送给mcu:

当我发送的波特率为9600的时候，mcu可以正常接收到数据。

当我发送的波特率为115200的时候，mcu接收到数据会存在部分乱码，因为9600数据是正常的，所以首先排除了时钟的问题，于是我就发送0x55或0xaa，然后用示波器来看波形，如下：

要排除问题，于是我将电路图从UART处断开，在用USB转串口，分别接到两头，发现GD32可以正常和USB转串口收发数据，422侧也可以正常和USB转串口收发数据。所以我就怀疑可能是UART线阻抗不匹配的问题，于是我就把USB转串口的RX引脚直接焊接到了MCU的RX引脚，这样当422收到数据的时候，mcu和USB转串口应该收到一样的数据，结果是USB转串口正常收到数据，mcu收到的是乱码。我蒙了。

在GD32串口RX引脚处看到波形如上图，没有任何问题，上升沿和下降沿都很陡峭，也没有干扰的存在，那为什么呢，因此我就在网上找到了这样的一篇文章《GD32F450的USART接收数据错误问题》。

4. 分析

我大概解释一下《GD32F450的USART接收数据错误问题》这篇文章的意思。我们其实都知道，在配置mcu的UART的时候，其实有一个配置叫过采样(我们一般都是默认值，不配置)，一般可以配置成8倍或16倍，其实写过FPGA的朋友应该很好理解UART的IP核的设计，过采样其实就是判断是高还是低的连续采样次数，我们以过采样为8来采集一次低电平为例，如下：

这里描述了UART怎样识别一个bit的低电平，采样的位置每家的设计各不相同，上面只是一个示意图，描述过采样大概就是这样实现的，当我使用过采样为8的时候，一般我设计UART的时候都会这样设计：

• 当采集到低电平>=5次的时候，说明这个bit为低电平。
• 当采集到低电平<=3次的时候，说明这个bit为高电平。
• 当采集到低电平=4次的时候，这说明干扰很大，这时候会报异常，触发串口接收异常中断。

这样的数据增加了容错率，即使有的时候这个bit稍微长一点，或者短一点也能正常识别到。对于16次过采样也大概是这种思路。

根据《GD32F450的USART接收数据错误问题》博主问FAE可知道，GD32的uart的IP核是GD自己自行设计的，在GD32在起始位进行采样的时候，必须全为0才会认为这是一帧的开始(这其实很不合理)，那就会出现下面这种情况：

上图中，左边的采集成功，右面的采集失败。

现在将我的通信示波器采集的图像放大，如下：

这是比特率为115200的图像，标准下一个bit时间是8.68us，你会发现我的这个低电平只有8.0us，高电平9.5us，当我选择16倍过采样，采样间隔是8.68us/16 = 0.54us 。而 8.68us-8.0us>0.54,因此这16个采样至少有一次是不正常的，因此数据就会识别错误。

后来我反复的确认，这个bit出现低电平变短，高电平变长的原因是我的那个USB转rs422模块产生的，当我将我两个开发板的RS422互联，就不会出现问题，这就说明并不是所有品牌的RS485或422会出现bit时常低电平变短，高电平变长的现象。

下图是使用CA-IS3086W，会发现数据很正常，如下图：

现在有个非常尬的事：我们设计RS422是对接别人的接口，我们也不知道它用的什么芯片，而且到时候它接在STM32的串口就能用，接在你的设备上就不能，你说是他的电平不标准，谁信呀！

5. 总结

串口协议虽然有标准，可是貌似没有bit时间容错的标准，因此每家的mcu对此兼容性不同，我们不能说GD的uart做的不好，只能说它的兼容性比STM32差的有点多，更何况RS485和RS422转换芯片众多，兼容更多更广的设备，才能有更好的认可。

我的项目结果：
因为上面的问题根本没办法改善，我只能更换mcu厂家，所以现在我决定这个项目用小华半导体HC32FA0重做。

损失。