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波特率
鎖定
波特率簡介
在信息傳輸通道中,攜帶數據信息的信號單元叫碼元,單位時間內通過信道傳輸的碼元數稱為碼元傳輸速率,簡稱波特率,其單位是波特(Baud,symbol/s),波特率是傳輸通道頻寬的指標。“波特”(Baud)本身已是速率,所以不需要寫成 Baud Rate(Rate是贅字)。雖然單位“波特”本身就已經是代表每秒的調製數,以“波特每秒”為單位是一種常見的錯誤,但是在一般中文口語化的溝通上還是常以“波特率”來描述“波特”(Baud)。
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波特率可以被理解為一個設備在單位時間內發送(或接收)了多少碼元的數據,它是對符號傳輸速率的一種度量,表示單位時間內傳輸符號的個數(傳符號率)。通過不同的調製方法可以在一個符號上負載多個比特信息。在計算機網絡通信中,波特率指單片機或計算機在串口通信時的速率,指的是信號被調製以後在單位時間內的變化,即單位時間內載波參數變化的次數模擬線路信號的速率,以波形單位時間內的振盪數來衡量。
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如果數據不壓縮,波特率等於單位時間內傳輸的數據位數,如果數據進行了壓縮,那麼單位時間內傳輸的數據位數通常大於調製速率,使得交換使用波特和比特/秒偶爾會產生錯誤。
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波特率分析
波特率是對信號傳輸速率的一種度量,通常以“波特”(baud)為單位。波特率有時候會同比特率混淆,實際上後者是對信息傳輸速率(傳信率)的度量。波特率可以被理解為單位時間內傳輸碼元符號的個數(傳符號率),通過不同的調製方法可以在一個碼元上承載多個比特信息。波特率一般指的是調制解調器的通信速度即線路狀態更改的次數。
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只有每個信號符合所傳輸數據的一位時,才等於單位時間內位數。為了在彼此之間通信,調制解調器必須使用相同的波特率進行操作。如果將調制解調器的波特率設置為高於其他的調制解調器的波特率,則較快的調制解調器通常要改變其波特率以匹配速度較慢的調制解調器。
嚴格來説,波特率一般不使用在通信傳輸領域。
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波特率描述的是單位時間內調製信號的能力,經它調製出來的信號才以比特的形式來傳輸,或者這樣説,信號在傳輸過程中,如果要經過數模轉換,就需要調製,那麼傳輸時間除了消耗在其它領域外,還消耗在調製過程和在信道的傳輸過程,描述信號調製能力用波特率,描述信號傳輸能力用比特率。
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波特率與比特率關係
比特率(bit per second)指單位時間內通過信道傳輸的信息量(也稱為位傳輸速率),即單位時間內傳送的二進制位數,用來表示有效數據的傳輸速率,用b/s 、bit/s、比特/秒,讀作:比特每秒,常用的單位有每秒比特數bit/s(bps)、每秒千比特數(Kbps)或每秒兆比特數(Mbps)(此處K和M分別為1000和1000000,而不是涉及計算機存儲器容量時的1024和1048576)
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。1波特每秒即指每秒傳輸1個碼元符號(通過不同的調製方式,可以在一個碼元符號上負載多個bit位信息),1比特每秒是指每秒傳輸1比特(bit)。因此信息傳輸速率即比特率在數值上和波特率有這樣的關係:
其中I為傳信率,S為波特率,N為每個符號承載的信息量,而
以比特為單位。波特率與比特率的關係也可換算成:比特率=波特率*單個調製狀態對應的二進制位數。如數據傳送速率為240符號/秒,而每個字符格式包含10位(1個起始位,1個停止位,8個有效數據位),這時的波特率為240 baud (波特),比特率(有效數據位的傳送速率)為240*10=2400 bps(比特每秒)。再例如假設數據傳送速率為120符號/秒(symbol/s)(也就是波特率為120Baud),又假設每一個符號為八相調製(單個調製狀態對應3個二進制位),則其傳送的比特率為(120symbol/s) * (3bit/symbol)=360bps。只有在每個符號只代表一個比特信息的情況、或一些簡單的調製方式下,例如基帶二進制信號、Bell103或CCITTV.21(左列兩種均為FSK)調製方式等,波特率與比特率才在數值上相等,但是它們的意義並不相同。
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具體而言, 兩相調製(單個調製狀態對應1個二進制位)的比特率等於波特率;四相調製(單個調製狀態對應2個二進制位)的比特率為波特率的兩倍;八相調製(單個調製狀態對應3個二進制位)的比特率為波特率的三倍,依次類推。
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波特率串口波特率
串口波特率的分類
- 標準波特率:包括2400、4800、9600、19200、38400、57600、115200等標準波特率。
- 自適應波特率:根據通信雙方的通信協議和傳輸介質自動選擇合適的波特率,以提高通信效率和穩定性。
- 可編程波特率:可以根據需要自行設置波特率,適用於一些特殊應用場景。
- 高波特率:包括46800、230400、460800、921600等高波特率,適用於對數據傳輸速度要求較高的應用。
串口波特率的選擇
- 傳輸速度:波特率越高,傳輸速度越快,但也會增加傳輸錯誤的可能性。
- 傳輸距離:波特率越高,傳輸距離越短,因為高速傳輸會導致信號衰減。
- 硬件支持:串口波特率需要與硬件設備匹配,如果硬件設備不支持高速傳輸,則無法使用高波特率。
- 參考資料
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- 3. 孫夫文,鄭採君,劉昕卓,許根瑞,郭向鑫.基於FPGA串口波特率自適應功能的設計與實現[J].電子設計工程,27(09):69-73 .中國知網.2019-05-05[引用日期2020-04-16]
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- 6. What’s The Difference Between Bit Rate And Baud Rate?. Electronic Design .Electronic Design.2012-04-27[引用日期2020-04-15]
- 7. 一文搞懂比特率和波特率 .知乎[引用日期2023-08-30]
- 8. 什麼是串口波特率?串口波特率的分類及應用詳解 .知乎[引用日期2023-08-30]