[회로설계 - 기초이론] RS232 통신 쉽게 이해하기 (Feat. 시리얼통신)

오늘은 시리얼 통신 중 하나인 RS232 통신에 대해 알아보겠다.

포스팅 시작 전 직렬 통신과 병렬 통신의 개념을 알아두면 좋을 것 같아 정의하고 진행하겠다.
직렬 통신 : 시리얼통신. 한 번에 한 비트씩 전송하는 방법.
병렬 통신 : 패럴렐 통신. 한 번에 여러 비트를 전송하는 방법.

 

 

 

 

1. 시리얼통신이란? 

한번(한CLOCK)에 한 비트씩 전송하는 시리얼 통신은 병렬방식보다 상대적으로 느리지만, 간단하고 장거리에
유용하고 가격도 저렴한 편이다.
통신을 하려면 기본적으로 3개의 선이 필요하다. TXD(송신), RXD(수신), GND이다.
이러한 시리얼 통신은 동기식 통신과 비동기식 통신으로 나뉜다.

 

2. RS232C 란?
RS232C는 1969년 미국의 EIA (Electric Industries Association)에 의해 정해진 표준 인터페이스로 "직렬 2진 데이터의 교환을 하는 데이터 터미널 장비와 데이터 통신 장비 간의 인터페이스의 제반 사항을 규정하는 것"이라 하는데, 여기에서 RS는 Recommended Standard의 약자이고 232는 특정 규격의 식 별 번호이며 C는 버전을 의미한다.
RS232C 통신거리는 일반적으로 15m(50ft)이지만, 통신속도가 높을수록 거리가 짧아지고, 낮을수록 좀 더 멀리까지 가능하다.
물론 선로가 좋으면 좀 더 멀리 통신 가능하다. RS232 통신은 1 : 1 접속이다.
그림에 있는 핀을 설명해보면

PIN1	DCD
PIN2	RXD
PIN3	TXD
PIN4	DTR
PIN5	GND
PIN6	DSR
PIN7	RTS
PIN8	CTS
PIN9	RI

  - PIN1, DCD : Data Carrier Detect, 입력 포트
  - PIN2, RXD : Receive Data, 통신 데이터 입력 신호
  - PIN3, TXD : Transmit Data, 통신 데이터 출력 신호
  - PIN4, DTR : Data Terminal Ready, 통신 준비 신호. 출력 포트로 사용 가능
  - PIN5, GND : Ground, 신호 레벨
  - PIN6, DSR : Data Set Ready, 모뎀 통신 준비 신호, 입력 포트로도 사용 가능
  - PIN7, RTS : Ready To Send, 통신 준비 상태 표시. 범용 출력 포트로도 사용 가능
  - PIN8, CTS : Clear To Send, 통신 준비 상태를 표시. 범용 입력 포트로도 사용 가능
  - PIN9, RI : Ring Indicator, 입력 포트

 

 

 

 

 

RS232 통신은 총 9개의 핀으로 구성되어 있지만 TXD, RXD, GND만으로 사용하는 경우가 많다.
나머지 핀은 시리얼통신 시 하드웨어 컨트롤이 필요한 경우에 사용한다.

3. TTL과 RS232 비교

TTL신호는 +5V(또는 +3.3V)와 0V 사이를 왔다 갔다 하는데 비해 RS232 신호는 +10V와 -10V 사이를 왔다 갔다 한다.

RS232는 같은 신호끼리 연결하면 안 되고 서로 주고받는 신호로 연결해주어야 한다. 중요!

3. RS232 통신의 이해
일반적으로 컴퓨터에서 사용한다.
Start는 시작 비트이고 LSB first로 8 bit의 데이터와 Parity(오류 검출 비트), Stop(종료 비트)로 구성되어 있다.

4. 왜 RS232를 사용하는가?

TTL

TTL 신호 레벨은 0.4V 정도의 노이즈 마진을 가지고 LOW 영역 폭이 0.8V로 좁아 조그만 노이즈가 첨가되어도 LOW를 HIGH로 인식할 수 있다.

RS232

RS232 레벨은 2V의 노이즈 마진을 가지며 Space와 Mark 영역이 대등하게 영역을 갖고 폭이 넓으므로 TTL 레벨에 비해 비교적 노이즈에 강하다.
  
1) 왜 RS232를 사용하는지 이유 정리
위의 그림에서 볼 수 있듯이 TTL레벨로 바로 통신을 하게 되면 조금만 노이즈가 첨가되어도 오류가 발생할 수 있다. 
따라서 PCB 내에서는 TTL 로직 레벨을 사용하지만 보드 외부와 통신하는 경우에는 RS232 통신을 사용한다.
RS232 통신은 위아래 대칭이고 전압 레벨이 높으므로 좀 더 먼 거리 통신이 가능하다.
더욱 먼 거리 통신을 원하면 RS422/ RS485 통신방식을 사용한다. (해당 방식은 추후에 포스팅 예정)

오늘은 시리얼 통신 방식 중 RS232에 대해 알아보았다.
추후에는 RS422, RS485 등, RS422 IC 분석 등 통신 방식에 대해 알고 해당 부품 분석까지 예정되어있다.
많은 이들에게 도움이 되면 좋겠다.
이상 오늘의 RS232 포스팅을 마친다.