在本文中，我們將探討數(shù)據(jù)傳輸速率的挑戰(zhàn)，并討論波特率在舊通信系統(tǒng)中的作用。

計(jì)算機(jī)通過從一臺設(shè)備到另一臺設(shè)備的線路跨線發(fā)送“位”數(shù)字信息來進(jìn)行通信。此過程允許設(shè)備向您的計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)或從您的計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，您無需擔(dān)心設(shè)置詳細(xì)信息 - 它可以正常工作。但是，對于某些設(shè)備，我們必須提供有關(guān)波特率的信息。什么是波特率，它為什么重要？

數(shù)字設(shè)備之間通信的每個方面都建立在二進(jìn)制信息的交易之上。最早的設(shè)備使用串行和并行通信端口，根據(jù)現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)，速度通常相對較慢。

幾乎所有基于現(xiàn)代技術(shù)的設(shè)備都在計(jì)算機(jī)背景下處理通信協(xié)調(diào)。當(dāng)您將新設(shè)備插入備用 USB 端口時(shí)，會出現(xiàn)一條消息，提醒您計(jì)算機(jī)正在“安裝設(shè)備驅(qū)動程序軟件”。延遲幾秒后，配置完成，我們再也不用擔(dān)心了。

圖 1。常見的 Allen Bradley MicroLogix 1000 使用串行通信方法，其中波特率在 RSLinx 應(yīng)用程序中選擇。

工業(yè)設(shè)備有點(diǎn)不同。頻繁升級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可能非常昂貴，更不用說風(fēng)險(xiǎn)了。大多數(shù)控制系統(tǒng)都包含久經(jīng)考驗(yàn)的通信協(xié)議，但也有點(diǎn)落后于現(xiàn)代自動配置的便利性。我經(jīng)常連接到 PLC 并被提示提供諸如“波特率”或“半雙工和全雙工”等術(shù)語的信息，同時(shí)手動選擇 COM 端口來路由信息。

通信協(xié)議速度的限制

之前，我提到了串行和并行通信協(xié)議。隨著數(shù)據(jù)流變得越來越復(fù)雜，每種方法都有自己增加數(shù)據(jù)吞吐量的方法。對于并行通信，電纜中并排的更多線路可以發(fā)送更多數(shù)據(jù)。隨著電子產(chǎn)品變得更小、更緊湊，這帶來了明顯的挑戰(zhàn)。

對于串行通信，更快的數(shù)據(jù)速率會帶來更高的吞吐量。計(jì)算機(jī)發(fā)展的速度允許數(shù)據(jù)傳輸速率不斷增加，而無需增加捆綁中的電線數(shù)量，這對硬件設(shè)計(jì)人員來說是個好消息。同時(shí)，它也給軟件開發(fā)團(tuán)隊(duì)帶來了挑戰(zhàn)。

最有可能的是，您的計(jì)算機(jī)可以非?？焖俚剡M(jìn)行通信。諸如以太網(wǎng) 適配器之類的適配器能夠達(dá)到每秒 10 千兆比特（每秒 10 億比特）的速度。但是，如果您希望連接到幾十年前的設(shè)備，它就無法以這種速度處理數(shù)據(jù)。

設(shè)計(jì)軟件的挑戰(zhàn)是了解外圍設(shè)備共享數(shù)據(jù)的速度，然后在與該設(shè)備通信時(shí)將您的計(jì)算機(jī)限制在該速度。在現(xiàn)代系統(tǒng)中，這就是神秘的“設(shè)備驅(qū)動軟件”中包含的信息。在這兩種設(shè)備中，限制因素幾乎肯定是較舊、速度較慢的設(shè)備。

對于早于自動化配置的硬件，這個速度必須在兩端手動協(xié)調(diào)：計(jì)算機(jī)和外圍設(shè)備。

為什么速度需要匹配？

傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，通常由 8、16 或 32 位系列的二進(jìn)制數(shù)據(jù)片段組成。這些數(shù)據(jù)字符串可以表示代碼、二進(jìn)制形式的數(shù)值或 8 位 ASCII 字符，例如字母、數(shù)字或符號。

圖 2。DirectLogic 105 及其相關(guān)軟件 DirectSOFT，說明為正確通信選擇波特率。

如果發(fā)送設(shè)備被告知以特定速率發(fā)送數(shù)據(jù)，但接收設(shè)備只期望該數(shù)據(jù)速率的一半，則它將錯過所有其他位。不用說，在接收端，數(shù)據(jù)將是一堆無用的信息。

波特率通常顯示為數(shù)據(jù)交換率的預(yù)選列表，因此用戶無法輸入她或他自己的任意波特率。這些波特率通常從每秒幾百位到每秒超過 100，000 位不等。

經(jīng)驗(yàn)法則是選擇可以實(shí)現(xiàn)的最快數(shù)據(jù)速率，而不會留下太多丟失信息的機(jī)會。隨著數(shù)據(jù)速率變得更高，一位受到電纜電容干擾的機(jī)會增加，并且數(shù)據(jù)將被破壞。另一方面，選擇太低的數(shù)據(jù)速率可能會提高可靠性，但會花費(fèi)太多時(shí)間發(fā)送和接收消息，從而丟失關(guān)鍵的傳感器讀數(shù)。

常見波特率應(yīng)用

不要期望在基于以太網(wǎng)的適配器和設(shè)備上看到可配置的波特率，但在某些情況下可能會遇到這個障礙。

圖 3。Arduino 編程接口，一個常見的業(yè)余愛好微處理器平臺，通過 Serial.begin 命令（左上角的橢圓形）為控制器板本身選擇波特率，并從 PC 終端的列表中選擇（右下角的圓圈）。

串行 COM 端口。許多使用標(biāo)準(zhǔn)和專有 COM 端口的微型 PLC 可能需要有關(guān)波特率的信息。我已經(jīng)配置了許多需要此類信息的 MicroLogix1000 處理器。幸運(yùn)的是，一旦選擇了正確的 COM 端口，RSLinx 通常能夠自動配置。

DeviceNet 網(wǎng)絡(luò)。波特率的另一個限制因素是電纜的距離。導(dǎo)線的運(yùn)行時(shí)間越長，預(yù)期的波特率就越慢。制造商的規(guī)格概述了此類系統(tǒng)的功能。

微處理器。我經(jīng)常使用業(yè)余愛好的微控制器平臺，例如 Arduino。在這個設(shè)備中，波特率被輸入到程序中并加載到電路板上；同樣，必須在軟件中選擇相同的波特率。

較舊的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，尤其是工業(yè)應(yīng)用中的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通信速度不如以太網(wǎng)或其他協(xié)議快。為了緩解這種情況，計(jì)算機(jī)可能會提示您輸入波特率。波特率將有助于確保數(shù)字設(shè)備之間的通信正確且不會丟失任何數(shù)據(jù)。