UART通信协议(一)比特率和波特率

前言：最近做的一个项目中由于MCU的串口数不够，需要用GPIO来手动模拟串口。一动手才发现自己的基础很薄弱，对于UART的理解并不深入，特此边学习边整理记录下。

比特率和波特率

• 比特率：每秒钟传送的二进制比特数，单位是bps。

• 波特率：每秒钟传送的码元数，单位是Bd/s。

• 比特率和波特率的关系：

• 错误理解：波特率 = 比特率 x 传送一个字节需要的比特数

• 比如：假设在UART中，以9600的波特率进行数据调制，其中传送每个字节含1个起始位，8个数据位，2个停止位，无校验位，那么传送一个字节需要的比特数是10,按照上述公式计算所得的比特率是960bps。笔者也曾犯过这样的错误，直到自己模拟串口时，出现错误才发现。

• 正确理解：波特率 = 比特率 x 调制一个码元所需要的比特数

• 码元：相同时间间隔内的信号表示一个当码元的离散状态个数M大于2时，称为M进制码元。

• 例如：两相调制码元的离散状态有2种(单个调制状态对应1个二进制位)，0或1；四相调制码元的离散状态有4种(单个调制状态对应2个二进制位)，00，01，10和11；八相调制码元的离散状态有8种(单个调制状态对应3个二进制位)，以此类推。

• 如下图所示，a中代表两相调制码元的情况，比如用+3V代表逻辑1，-3V代表逻辑0；b中代表4相调制的情况，用+1V代表00，+3V代表01，-1V代表10，-3V代表11，在同一个周期T内，有4种不同的电平代表4种不同的状态。

总结：在嵌入式的大多数情况下，逻辑状态只有0和1，也就h是上述所说的两相调制，这时，调制一个码元所需要的bit数为1，即波特率 = 比特率。而在传输一些音频信息文件时，很有可能要进行解压缩处理，这时就需要进行信号的调制处理，调制一个码元需要多个bit数，即波特率不等于比特率。