什么是串口波特率？串口通信为什么要设置波特率？

在电子设备的世界中，数据是通过各种方式进行传输的。其中，串口通信是一种常见的数据传输方式，它以其简单、可靠和广泛的特性，成为了电子设备间通信的重要手段。而在串口通信中，有一个非常重要的参数——波特率。串口通信为什么要设置波特率？今天，我们就来认识波特率。

什么是串口波特率？

我们需要先了解一下什么是波特率。波特率（Baud Rate）是衡量数据传输速率的单位，它表示每秒传输的码元（符号）的个数。换句话说，波特率就是数据的“脉搏”，它决定了数据的传输速度。

波特率与比特率的关系：

比特率 = 波特率 * 单个调制状态对应的二进制位数。

通过不同的调制方式，可以在一个码元上负载多个bit位信息。

在串口通信中传输码元就是比特（bit），因此波特率=比特率=时钟周期的数值。

串口波特率，就是在串口通信中每秒传输的二进制位数。它是串口通信的一个重要参数，决定了串口通信的速度和稳定性。一般而言，波特率越高，数据传输速度就越快。波特率是由发送方和接收方共同决定的。在串口通信中，发送方和接收方需要通过某种方式（如协议）约定一个共同的波特率，然后按照这个波特率进行数据的发送和接收。

根据不同的应用需求，串口波特率主要可分为以下几种：

①标准波特率：包括2400、4800、9600、19200、38400、57600、115200等标准波特率。其中9600波特率是最常用的，可满足大多数的通信需求。

②高波特率：230400、460800、921600等高波特率，适用于对数据传输速度要求较高的应用。

③自适应波特率：根据通信双方的通信协议和传输介质自动选择合适的波特率。

④可编程波特率：可以根据需要自行设置波特率，主要用于一些特殊应用场景。

串口通信为什么要设置波特率？

假设发送方和接收方没有约定一个共同的波特率，那么它们就无法正确地解析对方发送的数据，从而导致通信失败。可见设置波特率是保证串口通信成功的关键，我们在进行串口通信时，一定要重视波特率的设置。

波特率一般是在硬件异步通信时需要指定的，即硬件上没有同步时钟线(CLK)，因为没有时钟线做同步，所以发送方与接收发需要设置发送与接收波特率。

串口波特率的计算方式

串口波特率是串口通信的核心参数，在串口通信中，常用的波特率有9600、19200、38400、57600、115200等。这些波特率都是2的整数次幂，这是因为计算机处理二进制数据的效率最高。

串口波特率的计算方法主要有两种：直接法和间接法。直接法是通过测量单位时间内传输的脉冲数来计算波特率，这种方法简单易行，但需要专用的测试设备。间接法则是通过测量单位时间内传输的字符数来计算波特率，这种方法不需要专用的测试设备，但计算过程较为复杂。

我们可以通过以下公式来计算串口波特率：

Baud Rate = Symbol Rate / (Number of bits per symbol)

Symbol Rate：是每个符号（如一个位）代表的信号变化次数；

Number of bits per symbol：是每个符号代表的位数。

如何选择串口波特率？

在实际应用中，通常需要通过软件来设置和调整串口波特率，大多数编程语言都提供了设置串口波特率的函数或方法，用户只需要调用这些函数或方法，就可以方便地设置和调整串口波特率。由于硬件和软件的限制，实际的串口波特率可能会低于设定的波特率。这种现象被称为“波特率误差”。为了减少波特率误差，我们可以采取一些措施，比如使用高质量的串口线、优化软件算法等。

串口波特率的选择需要根据具体的通信需求来确定。如果需要传输的数据量较小，可以选择较低的波特率；如果需要传输的数据量较大，就需要选择较高的波特率。同时，还需要考虑通信的稳定性和抗干扰能力。一般来说，较高的波特率可以提高通信的稳定性和抗干扰能力，但同时也会增加硬件的复杂性和成本。另外，异步通信没有时钟同步信号，在传输的每个字节中采样有误差积累，一般用于低速设备。

除了基本的数据传输功能外，串口通信还可以实现一些高级功能，如奇偶校验、数据位校验、停止位设置等。这些高级功能可以进一步提高串口通信的稳定性和可靠性。

串口通信由于其简单、可靠、成本低的特点，很长一段时间内仍会被广泛使用。因此，对串口波特率的深入理解和掌握，对于电子工程师来说是非常必要的。