전자 기기로 작업할 때 고려해야 할 중요한 측면은 기기에서 사용하는 데이터 통신 프로토콜 유형입니다. 직렬 통신은 병렬 인터페이스 통신에 비해 상대적으로 단순하고 하드웨어 요구 사항이 낮기 때문에 전자 산업에서 널리 활용되고 있습니다.

이 문서에서는 오래되었지만 여전히 사용되는 직렬 통신 프로토콜인 RS-232에 대해 설명합니다.

RS232란 무엇인가요?

RS232(권장 표준 232)는 1960년에 도입된 직렬 바이너리 데이터 통신 표준입니다. 이 표준은 데이터 터미널 장비(DTE)와 데이터 통신 장비(DCE) 간에 연결되는 핀과 신호를 정의합니다.

RS-232 특성 개요

• 직렬 데이터 통신
• 불균형 전송
• 지점 간 커뮤니케이션
• 비동기 통신
• 전이중 통신

관련: 직렬 통신과 병렬 통신

RS232 표준 이전에는 신호 변환을 위해 모뎀이 필요하고 데이터 오류가 발생하기 쉬우며 복잡한 구성이 필요한 아날로그 전화 음성 회선을 통해 디바이스를 연결했습니다.

RS232 표준은 안정적인 데이터 통신을 보장하고 서로 다른 제조업체에서 생산된 장치 간의 호환성을 촉진하여 대량 생산과 경쟁을 촉진하기 위해 개발되었습니다.

일반적인 RS232 배선 연결에는 3개의 와이어 신호 연결, Tx(송신기), Rx(수신기), GND(접지)가 포함됩니다.

RS232 표준이 개발된 이후 60여 년 동안, 전자 산업 협회는 전자 산업 협회는 여러 차례 수정 및 명칭 변경을 발표했으며, 특히 1991년에 도입된 EIA232와 1997년에 도입된 TIA232가 대표적입니다.

RS232 버전 기록

• EIA RS-232(1960년 5월)
• EIA RS-232-A(1963년 10월)
• EIA RS-232-B(1965년 10월)
• EIA RS-232-C(1981년 6월)
• EIA EIA-232-D(1986년 11월)
• TIA TIA/EIA-232-E(1991년 7월)
• TIA TIA/EIA-232-F(1997년 10월)
• ANSI/TIA-232-F-1997(1997년 10월)
• TIA TIA-232-F(1997년 10월)

RS-232 데이터 통신 표준은 단순한 설계와 저속 데이터 통신이 필요한 네트워킹 및 산업용 시스템에서 널리 사용되고 있어 오늘날에도 널리 사용되고 있습니다.

RS232 사양

RS232 표준의 범위는 데이터 터미널 장비(DTE)와 데이터 통신 장비(DCE) 간의 지점 간 직렬 데이터 통신의 전기적, 기능적, 기계적 신호 특성을 정의합니다.

RS232 전기적 특성

RS232 표준은 전압, 데이터 전송률, 슬루율 및 임피던스와 같은 전기적 특성을 정의합니다. 아래 표에는 RS232 표준의 원래 전기적 특성 중 일부가 요약되어 있습니다.

RS232 로직 전압 레벨

진정한 RS232 표준은 TTL 전압 레벨(로직 1의 경우 5V, 로직 0의 경우 0V)을 사용하지 않습니다. 대신 원래 표준은 낮은 레벨(스페이스)의 경우 -5V ~ -15V를, 높은 레벨(마크)의 경우 +5V ~ +15V를 지정합니다. 버전 EIA/TIA-232-D에서는 전압 범위가 ± 25V로 증가했습니다.

2V 노이즈 마진을 고려하여 낮은 레벨(-3V ~ -15V)은 논리 1(마킹)로 정의하고, 높은 레벨(+3V ~ +15V)은 논리 0(간격)으로 정의합니다.

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최대 슬루율은 30V/µs이며, 인접 신호 간의 누화를 방지하기 위해 최대 50피트 케이블 길이를 사용한 최대 데이터 전송률은 20kbps입니다. 드라이버와 수신기 사이의 임피던스는 3kΩ에서 7kΩ 사이로 지정됩니다.

RS232 TTL

RS232 TTL은 RS232 유형 사양을 사용하지만 TTL(트랜지스터-트랜지스터 논리) 회로와 호환되는 논리 신호를 사용하는 직렬 통신 프로토콜 유형을 지칭할 때 사용되는 용어입니다. TTL 직렬 통신의 전압 레벨은 항상 0V(논리 0)와 Vcc(논리 1, 일반적으로 3.3V 또는 5V) 사이를 유지합니다.

로직 신호를 반전하고 신호 전압 레벨을 조절할 수 있는 장치를 통해 진정한 RS232와 TTL 간의 통신이 가능합니다. MAX232 집적 회로는 실제 RS232와 TTL 간의 통신이 필요할 때 전압 변환 및 인버팅 문제를 처리하는 데 널리 사용되는 솔루션입니다.

RS232 기능적 특성

RS232 표준은 신호의 기능을 정의합니다. 이 표준은 기본 및 보조 통신 채널을 포함하여 많은 기능 신호를 정의하지만, 이러한 모든 신호를 필요로 하거나 요구하는 애플리케이션은 거의 없습니다.

RS232 표준 인터페이스 신호는 4가지 범주로 나눌 수 있습니다:

• 데이터 회선
• 제어 라인
• 타이밍 라인
• 보조 기능

RS232 신호 핀 - 신호의 전체 기능

기계적 특성

RS232는 모든 기능 신호를 지원하기 위한 최소 커넥터 크기로 25핀 커넥터를 정의합니다. DTE 장비는 커넥터에 암 하우징을, 연결 핀에 수 하우징을 사용합니다. DCE 장비는 커넥터 하우징에 수형, 연결 핀에 암형을 사용합니다.

대부분의 애플리케이션에는 지정된 신호가 모두 필요하지 않기 때문에 25핀 커넥터는 크기가 커서 거의 사용되지 않습니다. 대신 DB-9와 같은 더 작은 D 미니어처 커넥터가 일반적으로 사용됩니다.

RS232 용도 및 예

RS232는 USB와 같은 더 새롭고 진보된 기술이 등장하면서 더 이상 소비자 제품에서 주요 표준이 아닙니다. 하지만 RS232 표준은 산업 제어, 자동화 장비, 네트워크 통신, 로봇 공학, 의료 장비 등 간단한 직렬 데이터 통신이 필요한 산업 및 상업용 애플리케이션에서 여전히 사용되고 있습니다.

RS232 예제

• LCD와 모듈 간의 인터페이스.
• CNC 기계와 제어 시스템 간의 인터페이스.
• 컴퓨터(DTE)와 모뎀(DCE) 간의 통신.
• PLC(프로그래머블 로직 컨트롤러)와 모듈 간의 인터페이스.
• 프린터와 모뎀 간의 통신.

관련: 아두이노 UNO를 사용한 RS232, SPI 및 IC2 LCD 직렬 통신 코드 예제.

RS232 표준의 일반적인 예로는 DB9 케이블을 사용하는 컴퓨터(DTE 장비)와 모뎀(DCE 장비) 간의 직렬 통신을 들 수 있습니다.

DB9 수 케이블 핀아웃

RS-232의 장점과 단점

RS232는 많은 신규 및 기존 장치와 호환되는 저비용 직렬 인터페이스로, 구현이 쉽고 배선이 단순하며 EMI에 대한 내성이 우수합니다. RS232의 단점으로는 데이터 통신 속도가 느리고, 음극 및 양극 신호 전압으로 인해 전원 공급 장치 설계가 복잡해질 수 있으며, 단일 마스터 및 단일 슬레이브로 제한되며, 불균형 전송으로 인해 노이즈가 발생하기 쉽다는 점 등이 있습니다.

RS-232의 장점

• 저렴한 비용.
• 간소화된 배선.
• 광범위하게 사용 가능합니다.
• EMI에 대한 내성이 우수합니다.

RS-232의 단점

• 낮은 데이터 통신 속도 - 초당 20KB.
• 단거리로 제한 - 50피트(15미터) 미만의 거리에서 잘 작동합니다.
• 포지티브 및 네거티브 신호 전압에 대한 요구 사항은 인터페이스의 전력 소비를 증가시키고 전원 공급 장치 설계를 복잡하게 만듭니다.
• 불균형 전송.

결론

RS232는 간단한 저속 직렬 통신이 필요한 애플리케이션에 탁월한 선택입니다. 이 표준의 원래 목적은 단말기와 모뎀을 연결하는 것이었지만, 단순성과 상대적으로 저렴한 비용으로 인해 원래 목적의 범위를 넘어 다양하게 사용되고 있습니다.