Неожиданный ответ Atmega16 через UART

Краткое описание проблемы

Я прошил Atmega16 с кодом, который должен привести к тому, что Atmega16 отправит обратно любой символ, который я отправлю ему через терминал. Я получаю ответ, но это редко тот персонаж, которого я отправлял. Я вижу правильный вывод, изменяя скорость передачи данных, но я не понимаю, почему работает правильная скорость передачи данных.

Подробнее

Я пытаюсь узнать больше о программировании прошивки в свободное время, потому что мне это очень нравится. До сих пор при программировании прошивки, которое я делал в университете, нам давали файлы скелетного кода, которые выполняют множество периферийных интерфейсов и настраивают для нас, но я хотел бы изучить это сам. У меня есть несколько вопросов о том, что я здесь делаю, разбросанных по всему сообщению, но я перечислю их в конце. Если вы обнаружите какие-либо недоразумения или потенциальные пробелы в моих знаниях, я был бы очень признателен за любой ваш вклад.

Код

Код, который я записал на свой Atmega16, взят почти построчно из руководства «Использование USART в AVR-GCC», которое можно найти на этой странице . Все, что я добавил, это #define для F_CPU. В исходном коде не было #define для F_CPU, поэтому мой код не компилировался в AtmelStudio 7. Может ли кто-нибудь объяснить, почему автор не определил F_CPU в исходном файле? Я предполагаю, что они могли использовать какой-то другой инструмент или компилятор, кроме Atmel Studio 7, но я не могу сказать наверняка.

#include <avr/io.h>
#define F_CPU 7372800 //this was chosen because the tutorial states this is the frequency we want to operate at
#define USART_BAUDRATE 9600
#define BAUD_PRESCALE (((( F_CPU / 16) + ( USART_BAUDRATE / 2)) / ( USART_BAUDRATE )) - 1)

int main ( void )
{
    char ReceivedByte ;
    UCSRB = (1 << RXEN ) | (1 << TXEN ); // Turn on the transmission and reception circuitry
    UCSRC = (1 << URSEL ) | (1 << UCSZ0 ) | (1 << UCSZ1 ); // Use 8- bit character sizes
    UBRRH = ( BAUD_PRESCALE >> 8); // Load upper 8- bits of the baud rate value into the high byte of the UBRR register
    UBRRL = BAUD_PRESCALE ; // Load lower 8- bits of the baud rate value into the low byte of theUBRR register
    for (;;) // Loop forever
    {
        while (( UCSRA & (1 << RXC )) == 0) {}; // Do nothing until data have been received and is ready to be read from UDR
        ReceivedByte = UDR ; // Fetch the received byte value into the variable " ByteReceived "
        while (( UCSRA & (1 << UDRE )) == 0) {}; // Do nothing until UDR is ready for more data to be written to it
        UDR = ReceivedByte ; // Echo back the received byte back to the computer
    }
}

Аппаратная настройка

• Микроконтроллер: Atmega16;
• Набор инструментов: Atmel Studio 7, прошивка с помощью AVR dragon;
• Источник питания: шина 5 В, взятая из предоставленной университетом макетной платы (которая взята из компьютерного USB). Керамический дисковый конденсатор емкостью 100 нФ, используемый для шунтирования линий электропередач на макетной плате.
• Преобразователь USB в последовательный порт: этот . TXD на преобразователе USB в последовательный порт, подключенном к RXD Atmega (контакт 15). RXD на преобразователе подключен к RXD на Atmega (контакт 14).

• Программное обеспечение терминала: PuTTY (со скоростью 9600 бод).

  Доказательства неправильных ответов

  Повторюсь, Atmega должен вернуть то, что ему было отправлено, т. е. ВЫХОД должен быть точно таким же, как ВХОД.

  Выход PuTTY

  $$\begin{array} \hline \text{INPUT} & \text{OUTPUT} \\ \hline \text{f} & \text{&}\\ \hline \text{f} & \text{6}\\ \hline \text{z} & \text{>}\\ \hline \text{d} & \text{0}\\ \hline \text{space} & \text{0}\\ \hline \text{x} & \text{8}\\ \hline \end{array}$$

  Захваты осциллографа

  Я использовал свой пикоскоп с последовательным декодированием, чтобы убедиться, что Atmega получает правильный входной сигнал, каким он кажется. Например, когда я нажимаю клавишу «f», он принимается правильно. Вывод по-прежнему представляет собой «6» (или иногда амперсанд «&»).

Исправление, на которое я наткнулся, но не понимаю

Если я изменяю скорость передачи данных на 2500 в PuTTY, все отображается правильно. Я выбрал это значение наугад, и я не знаю, почему оно работает (это заставляет меня думать, что я где-то сделал ошибку, связанную со скоростью передачи, но я не вижу, где я почти точно скопировал руководство... Я подумал).

Вопросов

1. Что я сделал не так/что здесь происходит?
2. Почему в исходном руководстве нет #define F_CPU?
3. Почему установка скорости передачи 2500 решает проблему? (Я подозреваю, что на это будет дан ответ, если будет дан ответ на вопрос 1)