115200的波特率，為啥實際速度只有11KB/s？
波特率≠真實速度！
這幾個概念確實容易混淆，但它們描述的是通信過程中不同層面的速率指標。讓我們一起來理清楚它們的區(qū)別和聯(lián)系↓
主要區(qū)別解析
比特率 (Bit Rate)：
指每秒傳輸?shù)亩M制比特數(shù)量。
單位為 bps (Bits Per Second)。常用單位包括 Kbps、Mbps、Gbps。
比特率越高，每秒傳輸?shù)脑紨?shù)據(jù)量就越大。
核心：衡量原始信息（比特）傳輸?shù)乃俾省?/p>
波特率 (Baud Rate)：
指每秒傳輸?shù)?a target="_blank">信號碼元 (Symbol) 數(shù)量。
單位為 波特 (Baud)。
一個碼元是攜帶數(shù)據(jù)信息的基本信號單元（例如，特定的電壓電平、相位或頻率狀態(tài)）。
波特率反映的是物理層信號狀態(tài)變化的速率。
關(guān)鍵點： 一個碼元可以攜帶一個或多個比特的信息（取決于調(diào)制技術(shù)）。波特率 ≠ 比特率。
傳輸速率 (Transmission Rate / Data Rate)：
這是一個通用術(shù)語，通常指比特率，即每秒傳輸?shù)挠行畔⒈忍財?shù)。
在更精確的上下文中，它也可以指考慮了通信協(xié)議開銷（如幀頭、校驗碼、確認信號等）后，用戶實際可用的有效數(shù)據(jù)吞吐量。這個值通常低于原始的比特率。
通信速度 (Communication Speed)：
這是一個非常寬泛且口語化的術(shù)語，泛指數(shù)據(jù)傳輸?shù)目炻?/strong>其具體含義高度依賴上下文：可能指波特率 (例如，“RS-232 接口的通信速度設(shè)置為 9600 Baud”)。通常指比特率 (例如，“以太網(wǎng)的通信速度是 100 Mbps”)。
有時指用戶感知到的有效傳輸速率 (例如，“下載文件時的通信速度是 10 MB/s”)。
在特定接口規(guī)范中，也可能指其時鐘頻率 (例如，“I2C 標準模式通信速度為 100 kHz” 指的是時鐘頻率，其比特率低于此值)。
比如在以下方案中無線通訊終端的通信速度在50mS,這里指的就是有效傳輸速率 。
以我們常用的I2C場景為例，速率400KHz；比特率I2C的比特率是400K，因為I2C的每個周期指傳輸一個數(shù)據(jù)（在SCL穩(wěn)定期間讀取SDA上的數(shù)據(jù)）；波特率I2C由屬于NRZ編碼，1符號=1比特，所以比特率=波特率，I2C的波特率=400K；傳輸速度I2C的數(shù)據(jù)包為：1個起始位 + 7位地址 + 1位讀寫標志 + 1位ACK + 8位數(shù)據(jù) + 1位ACK + 停止位（不占位）=19位，也就是19位中只有8為數(shù)據(jù)位，所以速率：8/19*400K=168Kbit/s（約21KB/s）;通信速度I2C的的CLK頻率是400K，這個就是I2C的通信速度。
再以常用的串口波特率115200為例：
波特率 (Baud Rate)：
波特率設(shè)置為 115200 Baud，表示信號每秒變化 115200 次，即每秒傳輸 115200 個碼元 (Symbol)。
比特率 (Bit Rate)：
在標準的異步串行通信（如UART）中，通常采用 NRZ (Non-Return-to-Zero) 編碼。在這種編碼下，一個碼元代表一個比特 (1 Symbol = 1 bit)。
因此，波特率115200 Baud 等同于比特率 115200 bps (Bits Per Second)。
有效數(shù)據(jù)傳輸速率 (Effective Data Rate / Throughput)：
幀結(jié)構(gòu)變?yōu)椋浩鹗嘉?(1) + 數(shù)據(jù)位 (8) + 奇偶校驗位 (1) + 停止位 (1) = 11個比特位。
有效數(shù)據(jù)傳輸速率：115200 bps / 11 bits/byte = 10472.73 Bytes/s ≈ 10472.73 / 1024 ≈ 10.23 KB/s。
原始比特率 / 每字節(jié)總比特數(shù) = 115200 bps / 10 bits/byte = 11520 Bytes/s。
換算為KB/s (1 KB = 1024 Bytes)：11520 Bytes/s / 1024 ≈ 11.25 KB/s。
1個起始位 (Start bit) + 8個數(shù)據(jù)位 (Data bits) + 1個停止位 (Stop bit) = 10個比特位。
實際的有效數(shù)據(jù)吞吐量需要考慮幀結(jié)構(gòu)帶來的協(xié)議開銷。以一個典型的無校驗數(shù)據(jù)幀為例：
其中，只有8個數(shù)據(jù)位承載有效信息。因此，傳輸一個字節(jié)（8位有效數(shù)據(jù)）需要消耗10個比特的傳輸時間。
有效數(shù)據(jù)傳輸速率計算：
如果啟用奇偶校驗位 (Parity bit)：
幀結(jié)構(gòu)變?yōu)椋浩鹗嘉?(1) + 數(shù)據(jù)位 (8) + 奇偶校驗位 (1) + 停止位 (1) = 11個比特位。
有效數(shù)據(jù)傳輸速率：115200 bps / 11 bits/byte = 10472.73 Bytes/s ≈ 10472.73 / 1024 ≈ 10.23 KB/s。
（波特率： 想象成卡車在高速公路上進出收費站的頻率。每個符號攜帶的比特數(shù)： 想象成每輛卡車裝載的貨物箱數(shù)。
比特率： 就是每秒通過收費站的總貨物箱數(shù)（車次/秒 × 箱數(shù)/車次 = 箱數(shù)/秒）。這就是“傳輸速率”的核心。
通信速度： 貨物最終送到你倉庫的速度。這受到收費站效率（協(xié)議開銷）、交通狀況（網(wǎng)絡(luò)擁塞）、倉庫卸貨速度（接收端處理能力）等影響，可能比收費站放行的總箱數(shù)（比特率）要慢一些。）
總結(jié)與關(guān)鍵點
波特率是物理信號變化的速率 (Symbol Rate)。
在NRZ編碼的串口通信中，波特率 = 比特率 (bps)。
用戶實際可用的數(shù)據(jù)傳輸速率 (有效吞吐量) 遠低于波特率/比特率，必須根據(jù)具體的幀格式（起始位、數(shù)據(jù)位、校驗位、停止位的數(shù)量）來計算。
上述計算僅討論了二進制數(shù)據(jù)（每個數(shù)據(jù)位代表0或1）在無額外編碼（如Manchester）和理想信道（無錯誤、無流控延遲）下的理論最大值。 實際應(yīng)用中，還需考慮以下因素：
1.協(xié)議開銷： 更復雜的協(xié)議（如Modbus RTU over UART）會添加地址、功能碼、CRC校驗等額外字段，進一步降低有效吞吐量。
2.流控機制： RTS/CTS 或 XON/XOFF 流控引入的握手延遲。
3.錯誤重傳： 數(shù)據(jù)出錯導致的重復傳輸。
4.系統(tǒng)延遲： 發(fā)送端和接收端硬件、軟件處理數(shù)據(jù)引入的緩沖和調(diào)度延遲。
5.編碼方式： 如果使用了非NRZ編碼（如曼徹斯特編碼），則一個碼元可能僅代表0.5個比特，波特率與比特率的關(guān)系將發(fā)生變化。
審核編輯 黃宇
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