Baud Rate Calculator

ボーレート計算ツールの仕組み

ボーレート計算ツールは任意のシステムクロック周波数に対するUARTタイミングパラメーター（ビット周期・フレーム時間・プリスケーラーレジスタ値・ボーレート誤差率）を計算します。組み込み開発者がSTM32・ESP32・AVRその他のマイコンでUARTペリフェラルを設定したり、特定の水晶で実現可能な実際のボーレートが目標の±2%許容誤差内に収まるかを確認するために使用します。

最も一般的なUARTボーレートは9600・19200・38400・57600・115200・230400・460800・921600ボーです。9600ボーでは各ビットが104.17 µs幅です。115200ボーでは各ビットが8.68 µsです。UARTプロトコルは各ビットの中間点でサンプリングするため、受信側の発振器は10ビット分の累積タイミング誤差が1ビット周期の±50%を超えないほどの精度が必要です。

標準の8N1 UARTフレームは1スタートビット＋8データビット＋1ストップビット＝合計10ビットです。115200ボーでは1バイトの送信に86.8 µsかかります。2ストップビット（8N2）を追加するとフレームごとに8.68 µs追加されます。9600ボーの8N1では最大スループットはわずか960バイト/秒——10ビットのうち2ビットがフレーミングのオーバーヘッドでペイロードデータではないためです。

STM32のUART BRR = f_clock / baud_rate（APB1上のUSART2には整数部と小数部があります）。16 MHzのAVRでUBRR = (f_osc / (16 × baud)) − 1の場合、115200ボーレートではUBRR = 7.68——8に丸めると実際のレートは111,111ボーで−3.5%の誤差が生じ、安全な閾値をわずかに超えます。計算ツールは正確な誤差を示すので、ダブルスピードモード（U2X=1）またはより適切なクロック周波数を選べます。

8 MHz・16 MHz・12 MHzの一般的な水晶は標準ボーレートに正確に割り切れません。UART精度のために特別に選ばれた非標準の11.0592 MHzを使うと、9600・19200・38400・57600・115200ボーで誤差0%を達成できます。計算ツールの誤差カラムにより、どのボーレートとクロック周波数の組み合わせが誤差ゼロで、どれが許容できないドリフトを招くかをすぐに特定できます。