已知波特率及数据帧长度，计算最小通讯周期

实例：根据串口（UART）通信参数和帧长度要求，计算最低通讯周期如下：

关键参数

• 波特率：115200 bps（位/秒）

• 帧格式：1位起始位 + 8位数据位 + 1位停止位 = 10位/字节

• 发送帧长度：36字节（主机→从机）

• 接收帧长度：24字节（从机→主机）

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计算步骤

1. 计算单帧传输时间

• 发送帧（TX）时间：
  TTX=帧长×10波特率=36×10115200=360115200≈3.125 msTTX​=波特率帧长×10​=11520036×10​=115200360​≈3.125 ms

• 接收帧（RX）时间：
  TRX=帧长×10波特率=24×10115200=240115200≈2.083 msTRX​=波特率帧长×10​=11520024×10​=115200240​≈2.083 ms

2. 最小通讯周期（理论值）

• 仅包含数据传输时间（忽略处理延迟和帧间隔）：
  Tcycle-min=TTX+TRX=3.125+2.083=5.208 msTcycle-min​=TTX​+TRX​=3.125+2.083=5.208 ms

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实际最低周期要求

在真实系统中需考虑以下因素：

1. 从机处理延迟（TprocessingTprocessing​）：
   从机解析指令并生成响应需时间，通常 1-5 ms（与MCU性能相关）。

2. 帧间隔时间（TidleTidle​）：
   协议（如Modbus RTU）要求帧间至少 3.5字符静默时间：

   Tidle=3.5×10115200≈0.304 msTidle​=3.5×11520010​≈0.304 ms

3. 系统安全余量：
   推荐预留 20% 时间余量防数据冲突。

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实际最低周期计算

场景 1：忽略处理延迟（极限情况）

• 周期 = TTX+Tidle+TRX=3.125+0.304+2.083≈5.512 msTTX​+Tidle​+TRX​=3.125+0.304+2.083≈5.512 ms

• 加 20% 余量：5.512×1.2≈6.61 ms5.512×1.2≈6.61 ms

场景 2：考虑处理延迟（典型情况）

• 假设从机处理延迟 Tprocessing=2 msTprocessing​=2 ms：
  周期 = TTX+Tidle+Tprocessing+TRX=3.125+0.304+2+2.083≈7.512 msTTX​+Tidle​+Tprocessing​+TRX​=3.125+0.304+2+2.083≈7.512 ms

• 加 20% 余量：7.512×1.2≈9.01 ms7.512×1.2≈9.01 ms

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结论

场景	周期计算	最低周期（ms）
理论最小值（仅数据传输）	TTX+TRXTTX​+TRX​	5.21
忽略处理延迟	加帧间隔 + 20% 余量	6.61
典型应用（含处理延迟）	加帧间隔 + 2ms延迟 + 20%余量	9.01

设计建议：

• 实际通讯周期建议设置为 ≥9 ms（按典型情况）。

• 若从机处理速度极快（如FPGA），可压缩至 6.6 ms，但需严格测试稳定性。

• 通过示波器监测实际帧间隔优化时序。