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[求助] UART接收机一定要是16倍过采吗?有没有理论依据呢?

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发表于 2022-5-15 11:14:46 | 显示全部楼层 |阅读模式

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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
发表于 2022-5-15 13:58:13 | 显示全部楼层
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
发表于 2022-5-15 18:24:28 | 显示全部楼层
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。



 楼主| 发表于 2022-5-15 22:02:42 | 显示全部楼层


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)
 楼主| 发表于 2022-5-15 22:18:53 | 显示全部楼层


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)

发表于 2022-6-1 11:41:34 | 显示全部楼层
本帖最后由 YYFFLLMMNN 于 2022-6-1 11:43 编辑

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。
 楼主| 发表于 2022-6-19 18:18:30 | 显示全部楼层


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
发表于 2022-6-20 09:05:16 | 显示全部楼层


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。
 楼主| 发表于 2022-6-22 21:54:35 | 显示全部楼层


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
发表于 2022-6-23 11:23:54 | 显示全部楼层


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。
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