UART接收机一定要是16倍过采吗？有没有理论依据呢？

come_on_sn

可否降低为10倍或者12倍过采呢？这个时候应该怎么分析呢？谢谢大家了

黑桃ACE

可以不用过采，在数据位中间采样，出错的概率基本可以忽略

innovation

理论依据是有的，包括你之前问的NCO产生正弦波的最高频率的问题，你纠结的是明明抽样定理说了，两倍采样率就可以了，咋实际就不行呢？这个至少需要学习《信号与系统》、《通信原理》这两门课程，然后教材里面不会有针对你这两个问题的直接答案，比如以定理的方式直接说明。抽样定理是对实际的物理现象的数学抽象，所谓抽象，就是假设一些在物理现实中不存在的条件：
1）被抽样信号是理想的低通或带限频谱，就是其能量刚好在且全部在感兴趣的频带，而且这个频带还不能有其它的信号（就是噪声）；
2）抽样过程本身是理想的冲击响应，就是抽样这个过程（或动作）是不花时间的，哪怕是0.000000000000000000000000000001ps的时间都不能花
3）信号重构时必须有理想的低通滤波器，就是刚好以滤波器通带频点（是一个频率点）为界限，高哪怕是0.0000001Hz的，就一点儿都不能放过去，低哪怕是0.00000001Hz的都必须全部放过去

你的两个问题，以上3条，实际的设计，哪一条我们能办到？

那实际设计中，NCO输出的正弦波能到多高的频率？这个你真的只有自己通读教材，根据教材的公式，依据你设定的采样率，推导在这个采样率下，以正弦包络输出的一系列非理想矩形脉冲串的频谱成分，然后设定你想输出正弦波的频谱纯度（就是定下无杂散动态范围），然后根据能实现的后端模拟滤波器的衰减特性，计算你在某个设计条件下能达到的某个指标的输出，你问的问题不是某个定理（问定理的话，你应该自己翻书，书上的更准确），而是一大堆输入参数，一大堆公式计算推导的过程，那些公式我是记不住了，得现翻书，还得重新理解这些公式，这只有你自己干了！

UART接收机选择过采样倍率的理论依据，同样不是有现成的文字性定理，还是依据你设定的信噪比，目标误码率，前端电路的滤波特性，是否采用或采用了什么样的数字滤波手段，又是一大堆参数，一大堆公式的一个推导过程，这事儿还是得你自己干！

NCO的工程实施重难点是重构滤波器，UART接收机中串并转换是最简单的，要想在高噪声环境还能获得低误码率的高波特率通信，串并转换前的滤波同样是重难点。

扯了一大堆：
1）UART接收机过采样倍率选择有没有理论依据？有。
2）有没有一个现成而简单的，比如波特率和采样倍率的对应公式？没有。
3）设计中怎么确定？翻书，计算。

come_on_sn

黑桃ACE 发表于 2022-5-15 13:58
可以不用过采，在数据位中间采样，出错的概率基本可以忽略

那意味着过采倍数可以降得很低哎，确保数据中间位采样的话，那x3就可以了（因为x2有可能刚好全部采为0）

come_on_sn

innovation 发表于 2022-5-15 18:24
理论依据是有的，包括你之前问的NCO产生正弦波的最高频率的问题，你纠结的是明明抽样定理说了，两倍采样率 ...

1）被抽样信号是理想的低通或带限频谱，就是其能量刚好在且全部在感兴趣的频带，而且这个频带还不能有其它的信号（就是噪声）；
2）抽样过程本身是理想的冲击响应，就是抽样这个过程（或动作）是不花时间的，哪怕是0.000000000000000000000000000001ps的时间都不能花
3）信号重构时必须有理想的低通滤波器，就是刚好以滤波器通带频点（是一个频率点）为界限，高哪怕是0.0000001Hz的，就一点儿都不能放过去，低哪怕是0.00000001Hz的都必须全部放过去

感谢前辈回答，这两门课倒是都有学习过，看来真的学的都是死知识，不会灵活运用。（忽略了书本上采样定理的限定条件）

UART接收机选择过采样倍率的理论依据，同样不是有现成的文字性定理，还是依据你设定的信噪比，目标误码率，前端电路的滤波特性，是否采用或采用了什么样的数字滤波手段，又是一大堆参数，一大堆公式的一个推导过程，这事儿还是得你自己干！

NCO的工程实施重难点是重构滤波器，UART接收机中串并转换是最简单的，要想在高噪声环境还能获得低误码率的高波特率通信，串并转换前的滤波同样是重难点。

感谢前辈解惑，关于uart我的场景都是理想的场景（没有噪声，电脑端直接发送数据进入FPGA的uart接收机）也没有明确的误码率限制。
大概意思就是不涉及自己设计滤波器（uart串并转换前端的滤波等）

YYFFLLMMNN

UART其实有个4倍的clk，就不太可能出错了，16倍其实没必要。初学的时候都会有这个疑问，在项目上验证成功，代码就可以用。

come_on_sn

YYFFLLMMNN 发表于 2022-6-1 11:41
UART其实有个4倍的clk，就不太可能出错了，16倍其实没必要。初学的时候都会有这个疑问，在项目上验证成功， ...

嗯嗯，所以就是想问下16倍的这个数字最早是从哪里来的呢？想从原理上讨论下是否用别的过采倍数是否可行

coolbear2021

come_on_sn 发表于 2022-6-19 18:18
嗯嗯，所以就是想问下16倍的这个数字最早是从哪里来的呢？想从原理上讨论下是否用别的过采倍数是否可行 ...

应该和应用环境相关，16采样率是来自RS232接口的要求吧，16倍采样率是为了滤除干扰信号，RS232是要求一定的抗干扰能力的。如果不考虑干扰，是可以降低采样倍数的。

come_on_sn

coolbear2021 发表于 2022-6-20 09:05
应该和应用环境相关，16采样率是来自RS232接口的要求吧，16倍采样率是为了滤除干扰信号，RS232是要求一定 ...

好的，谢谢
不太明白为什么过采可以滤除干扰信号呢？能麻烦讲讲背后的道理吗？谢谢了

coolbear2021

come_on_sn 发表于 2022-6-22 21:54
好的，谢谢
不太明白为什么过采可以滤除干扰信号呢？能麻烦讲讲背后的道理吗？谢谢了
...

举个例子，16倍过采，可以根据7，8，9拍时的rx采样值，判断rx数据的，采用至少2个相同方式，比如010，那就判断rx为0，比如101，那就判断为1。本质上就是滤波，根据采样的16个数据，判断此次接收的rx数据，具体算法可以灵活实现，可以很复杂，也可以很简单。另外，16倍过采可以很好的兼容IrDA协议，不清楚是否也有这个考虑吧。