들어가며

UART 보드레이트 계산

BRR 레지스터

STM32 UART는 BRR(Baud Rate Register)로 분주비를 설정한다. 기본 16배 오버샘플링(OVER8=0) 기준:

USART 보드레이트 공식 RM0383 19.3.4 — Fractional baud rate generation: BRR 레지스터와 USARTDIV 관계

1

Baud Rate = f_PCLK / (16 × USARTDIV)

USARTDIV는 정수부(12비트)와 소수부(4비트)로 구성된다. 소수점 이하 4비트이므로 1/16 단위까지 설정 가능하다.

계산 예시

UART2, APB1 = 50 MHz, 목표: 115200 bps

1
2
3
4
5
6

USARTDIV = 50,000,000 / (16 × 115,200) = 27.127...

정수부: 27
소수부: 0.127 × 16 = 2.03 → 반올림 → 2

BRR = (27 << 4) | 2 = 0x01B2

실제 보드레이트 역산:

1
2
3
4

USARTDIV_actual = 27 + 2/16 = 27.125
Baud Rate       = 50,000,000 / (16 × 27.125) = 115,207 bps

오차 = |115,200 - 115,207| / 115,200 × 100 ≈ 0.006%

UART는 일반적으로 오차 ±2% 이내면 통신 가능하다. 0.006%는 거의 오차가 없는 수준이다.

HAL 라이브러리가 이 계산을 자동으로 처리한다. 하지만 APB 클럭이 틀리면 HAL이 계산한 BRR 값도 틀리고, 그러면 상대방과 보드레이트가 맞지 않아 데이터가 깨진다.

UART1 vs UART2

1
2
3

// UART2: APB1 50MHz 기준
// UART1: APB2 100MHz 기준
// 같은 115200을 설정해도 BRR 값이 다르다
UART2 (APB1=50MHz)UART1 (APB2=100MHz)
USARTDIV27.12554.25
BRR0x01B20x0364
실제 보드레이트115,207 bps115,207 bps
오차0.006%0.006%

F411에서는 APB1(50 MHz)과 APB2(100 MHz) 모두 오차가 거의 없다. APB 클럭이 115200의 배수에 가까운 덕분이다.

USART 보드레이트 계산 예시 RM0383 19.3.4 — USARTDIV 계산 예시: 정수부/소수부 분리 및 BRR 값 도출 과정

USART_BRR 레지스터 RM0383 19.6.3 — USART_BRR: DIV_Mantissa[15:4] 12비트 + DIV_Fraction[3:0] 4비트 구조

SPI 클럭 계산

UART와 달리 SPI는 소수점 분주가 없다. 2의 거듭제곱 분주비만 지원한다.

1
2
3
4
5
6
7
8
9

// SPI1: APB2(100MHz) 기준
// SPI_BAUDRATEPRESCALER_2   → 100 / 2   = 50 MHz
// SPI_BAUDRATEPRESCALER_4   → 100 / 4   = 25 MHz
// SPI_BAUDRATEPRESCALER_8   → 100 / 8   = 12.5 MHz
// SPI_BAUDRATEPRESCALER_16  → 100 / 16  = 6.25 MHz
// SPI_BAUDRATEPRESCALER_32  → 100 / 32  = 3.125 MHz
// SPI_BAUDRATEPRESCALER_64  → 100 / 64  ≈ 1.56 MHz
// SPI_BAUDRATEPRESCALER_128 → 100 / 128 ≈ 781 kHz
// SPI_BAUDRATEPRESCALER_256 → 100 / 256 ≈ 390 kHz

원하는 정확한 속도를 만들 수 없는 경우가 많다. 연결하는 장치의 최대 SPI 클럭보다 낮은 쪽으로 내림해서 선택한다.

예: ADS1232 ADC, 최대 SPI 클럭 1 MHz

1
2
3

SPI1(APB2 100MHz) 기준
→ DIV128: 100/128 ≈ 781 kHz  ✓ (1MHz 이하)
→ DIV64:  100/64  ≈ 1.56 MHz ✗ (초과)

DIV128을 선택해야 한다.

1

hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_128;

클럭 관련 실무 문제들

보드레이트가 맞는데 데이터가 깨진다

원인 후보:

  1. HSE_VALUE가 실제 크리스탈 주파수와 다름
  2. APB 분주비가 예상과 다름 (CubeMX 설정 확인)
  3. 상대방 장치의 클럭 오차 누적

확인 방법: 오실로스코프로 실제 전송 주기 측정. 115200 bps면 1비트당 약 8.68 μs여야 한다.

SPI 통신이 간헐적으로 실패한다

SPI 속도가 너무 빠를 때 자주 발생한다. 배선 길이와 커패시턴스로 인한 신호 열화가 원인인 경우가 많다.

→ 분주비를 한 단계 낮춰서(속도를 절반으로) 테스트.

SystemClock_Config() 이후 HAL_Delay()가 부정확하다

HAL_RCC_ClockConfig() 호출 후 SystemCoreClock 변수가 업데이트된다. 이 변수 기반으로 SysTick이 재설정되는데, 순서가 틀리면 Delay가 부정확해진다.

CubeMX가 생성하는 코드 순서를 바꾸지 않는 것이 안전하다.