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RS232

RS232

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.

이 문서에서

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.

RS232 표준은 누가 만들었나요?

RS232 표준은 미국 통신 산업 협회(TIA)에서 개발되었으므로 EIA/TIA-232라고도 합니다. RS232 표준의 원본 및 기타 버전은 공식적인 TIA 웹사이트. RS232를 이해하고 다음 프로젝트에 구현하는 데 도움이 되는 많은 무료 리소스를 온라인에서 찾을 수 있습니다.

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

RS232 기본 3선 연결 예시
RS232 3선 연결 예시

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

한때 프린터, 컴퓨터 마우스, 키보드, 조이스틱 등 많은 컴퓨터 장치의 표준으로 사용되던 RS-232 통신 표준은 2000년대 초에 많은 컴퓨터 주변기기에서 USB 통신 표준으로 대체되었습니다. RS485, SPI, I²C, CAN과 같은 최신 표준은 보다 진보된 기능으로 인해 인기를 얻고 있습니다.

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

RS232 마더보드

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.

전기 사양 RS-232
작동 모드: 싱글 엔드
장치 수입니다: 드라이버 1개, 수신기 1개
버스 아키텍처: 포인트 투 포인트
통신 모드: 전이중
케이블 길이(최대): 50피트(최대 데이터 속도 20kbps)
데이터 전송률(최대): 1Mbps
신호: 불균형
마크(이진 1): -5V(최소), -15V(최대)
공백(이진 0): 5V(최소), 15V(최대)
입력 레벨(최소): ±3V
임피던스: 3kΩ ~ 7kΩ
출력 슬루율: 30V/µs(최대)
RS232 케이블

EIA/TIA-232-D 개정판에서는 케이블의 최대 길이를 지정하는 대신 최대 정전 용량 부하를 2500pF로 지정하는 것이 더 적합하다는 점에 주목할 필요가 있습니다. 또한 로직 전압 범위가 ±15V에서 ±25V로 확장되었습니다.

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.

자세히 알아보기: ESD(정전기 방전)로부터 보호하는 방법

RS232 로직 전압 레벨
RS232 로직 전압 레벨.

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.

진정한 RS-232는 예전만큼 널리 사용되지는 않지만, RS-232 TTL 변형은 더 낮은 전압 레벨과 마이크로 컨트롤러와의 신호 호환성이 필요한 애플리케이션에서 여전히 사용되고 있습니다. 뉴헤븐 디스플레이의 많은 뉴헤븐 디스플레이의 제품은 RS232 TTL 직렬 통신과 호환됩니다.

뉴헤이븐 디스플레이의 RS232 TTL 직렬 LCD 디스플레이 예시
뉴헤이븐 디스플레이의 RS232 TTL 직렬 디스플레이 예시
RS232 대 RS232 TTL 로직 전압 레벨
RS232 대 RS232 TTL 로직 전압 레벨.

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

신호 니모닉 신호 이름 Direction
DTE ⇔ DCE 		신호 유형
AB 신호 공통 - 공통
BA 전송 데이터(TD) ⇒ 데이터
BB 수신 데이터(RD) ⇐ 데이터
CA 전송 요청(RTS) ⇒ 제어
CB 전송 취소(CTS) ⇐ 제어
CC 데이터 세트 준비(DSR) ⇐ 제어
CD 데이터 터미널 준비(DTR) ⇒ 제어
CE 링 표시기(RI) ⇐ 제어
CF 데이터 캐리어 감지(DCD) ⇐ 제어
CG 신호 품질 감지(SQ) ⇐ 제어
CH DTE의 데이터 신호 속도 선택기 ⇒ 제어
CI DCE의 데이터 신호 속도 선택기 ⇐ 제어
CJ 수신 준비 완료 ⇒ 제어
RL 원격 루프백 ⇒ 제어
LL 로컬 루프백 ⇒ 제어
TM 테스트 모드 ⇐ 제어
DA DTE의 송신기 시계 ⇒ 타이밍
DB DCE의 송신기 시계 ⇐ 타이밍
DD DCE의 수신기 시계 ⇐ 타이밍
SBA 2차 전송 데이터 S(TD) ⇒ 데이터
SBA 2차 수신 데이터 S(RD) ⇐ 데이터
SCA 2차 S(RTS 전송 요청) ⇒ 제어
SCB 보조 클리어 전송 S(CTS) ⇐ 제어
SCB 보조 데이터 캐리어 감지 S(DCD) ⇐ 제어

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.

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

DB9 수 케이블 핀아웃

DB9 커넥터 핀아웃
DB9 커넥터 핀아웃.

알고 계셨나요?

DB-9와 같은 D-초소형 커넥터는 D자형 금속 실드 때문에 문자 D로 시작합니다. D 뒤의 문자는 셸 크기를 나타냅니다. 

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.

2022년 12월 16일 뉴헤이븐 직원

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