波特率是什么？（Baudrate）波特率的底层原理（以RS-232通信为例）（每秒钟传输的符号（signal events 或 pulses）数量）

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在信息传输通道中，携带数据信息的信号单元叫码元，单位时间内通过信道传输的码元数称为码元传输速率，简称波特率，其单位是波特（Baud,symbol/s），波特率是传输通道频宽的指标。“波特”（Baud）本身已是速率，所以不需要写成 Baud Rate（Rate是赘字）。虽然单位“波特”本身就已经是代表每秒的调制数，以“波特每秒”为单位是一种常见的错误，但是在一般中文口语化的沟通上还是常以“波特率”来描述“波特”（Baud）。

波特率可以被理解为一个设备在单位时间内发送（或接收）了多少码元的数据，它是对符号传输速率的一种度量，表示单位时间内传输符号的个数（传符号率）。通过不同的调制方法可以在一个符号上负载多个比特信息。在计算机网络通信中，波特率指单片机或计算机在串口通信时的速率，指的是信号被调制以后在单位时间内的变化，即单位时间内载波参数变化的次数模拟线路信号的速率，以波形单位时间内的振荡数来衡量。 如果数据不压缩，波特率等于单位时间内传输的数据位数，如果数据进行了压缩，那么单位时间内传输的数据位数通常大于调制速率，使得交换使用波特和比特/秒偶尔会产生错误。

参考文章：波特率

波特率既然是调制速率，发不是越快越好，为什么还要选择一定的波特率呢？

理论上越快越好，但是太快了会造成信号不稳定。所以需要匹配的速率。好比开车，每个人都希望越快越好，也要注意安全。

参考文章：波特率既然是调制速率，发不是越快越好，为什么还要选择一定的波特率呢？

20231117 波特率反映了信息的传递速率

简而言之，波特率反映了信息的传递速率。

以人说话为例，虽然声速在空气中为340m/s，但是我一秒钟说一个字，和一秒钟说两个字，效果是不一样的，对于听者，前者一秒钟能接收到1个汉字的信息量，后者一秒钟能接收到2个汉字的信息量。

波特率同理，在条件允许的情况下，发送和接收双方约定使用较高的波特率，能够使发送方和接收方在单位时间内传递更多的信息。（为什么需要约定，因为接收方是按照一定频率去采样二进制数据，二进制数据不是0就是1，容易连续且重复，比如我一秒钟连续发音“一”，我说我发了三个一，但是接收方，如果你不告诉他频率，他听到的就只是一个连续的“一”，你只能告诉他，我每秒钟三次，然后他他把声音录下来，每隔1/3秒去看看声音是啥，然后确实发现都是“一”）

20231117 波特率的底层原理（以RS-232通信为例）

波特率（Baud Rate）是通信领域中一个重要的概念，它定义了符号变化或调制解调器传输信号状态的速度。具体来说，波特率是每秒钟传输的符号（signal events 或 pulses）数量。在数字通信系统中，这些符号可能代表多个比特信息。

波特率和比特率

首先要区分波特率和比特率（Bit Rate）：

• 比特率指的是每秒钟传输的比特数（bits per second, bps）。
• 波特率指的是信号状态变化的次数或每秒传输的符号数（symbols per second）。

比特率 = 波特率 x 每个符号的比特数

当每个符号只携带一个比特的信息时，波特率等于比特率。然而，在更复杂的调制技术中，每个符号可以携带多个比特，例如使用二进制相位键控（BPSK）时，1波特携带1比特；而在四相位键控（QPSK）中，1波特携带2比特。因此，波特率与比特率之间的关系取决于每个符号所携带的比特数量。

波特率的底层原理

波特率的核心原理是调制，即将数据编码到载波信号上以便传输。调制可以通过改变信号的振幅、频率或相位来实现。在串行通信中，波特率决定了调制信号状态变化的频率，这些变化可以通过电压水平、光强或无线电波的不同属性来表示。

举例

以RS-232通信为例，这是一种基于电压水平的串行通信标准。在RS-232中，+3至+25伏特通常表示二进制“0”，而-3至-25伏特表示二进制“1”。如果一个系统设置为9600波特，这意味着信号最多可以在一秒内改变9600次。假设我们使用非返回零（Non-Return-to-Zero, NRZ）编码，那么这也就是9600比特/秒的数据速率。

在其他类型的调制中，例如调频（Frequency Modulation, FM）或调相（Phase Modulation, PM），波特率定义了载波的状态（频率或相位）每秒可以变化多少次。由于每个状态可以编码多个比特，因此波特率不再直接等同于数据传输速率（这种情况下要低于比特率）。

波特率设置过高或过低有什么影响？（以RS485 Modbus通信为例）

在RS-485 Modbus通信中，波特率的设置对网络性能有显著影响。根据实际应用场景和环境条件，选择合适的波特率非常重要。以下是波特率设置过高或过低可能产生的影响：

波特率设置过高

1. 噪声敏感度增加：更高的波特率使得通信系统对电磁干扰和噪声更为敏感。这可能导致数据错误和通信中断。

2. 反射问题：在没有正确终端匹配阻抗的长距离传输线上，更高的波特率可能导致信号反射，进而引发数据传输错误。

3. 传输距离减小：波特率越高，由于信号衰减的问题，可靠通信的最大距离就越短。

4. 从站响应时间：如果从站处理数据的速度不能跟上高波特率所需的速度，可能会导致来不及响应主站的请求。

5. 硬件限制：设备的RS-485驱动器和接收器必须能够支持所选的波特率。如果超出其规格，可能无法正常工作。

波特率设置过低

1. 数据吞吐量下降：较低的波特率意味着每秒传输的数据量减少，这降低了网络的数据吞吐量。

2. 网络延迟增加：在同一网络带宽下，较低的波特率会导致数据传输时间更长，增加了通信延迟。

3. 效率降低：如果网络上数据量很大，较低的波特率可能导致网络拥堵和效率降低。

4. 资源浪费：在电气环境良好、通信距离较短的情况下，使用较低的波特率可能没有充分利用网络潜力，造成资源浪费。

总之，选择合适的波特率需要考虑多个因素，包括通信距离、环境噪声、从站处理能力、数据传输需求等。通常，设计人员会在保证通信可靠性的前提下，尽可能地提高波特率以增加数据吞吐量。在实际应用中，还需要通过现场测试来确定最佳的波特率设置，以确保网络的稳定性和效率。

总结

波特率的底层原理基于调制技术，它涉及到数据信号如何在物理介质（如电缆、光纤或无线电波）中传输。波特率告诉我们传输媒介可以多频繁地改变状态，从而影响通信的速度和效率。在设计通信系统时，选择适当的波特率对于确保数据有效且可靠地传输至关重要。

参考文章：Baud rate A measurement of the pulses per second in a digital signal. | Time unit, Bit rate, Physics