RS-485 통신에 대해 알아보자

컴퓨터 및 주변 기기 사이에 데이터를 전송하기 위해서는 통신이 필요합니다.

통신에는 여러개의 채널을 이용해 여러 비트의 데이터를 한꺼번에 전송하는 병렬 통신과, 하나의 채널을 이용해 한 비트씩 순차적으로 데이터를 전송하는 직렬 통신이 있습니다.

병렬 통신은 근거리에서 대용량의 데이터를 전송할 때 유리하고, 직렬 통신은 병렬 통신과 비교해 상대적으로 장거리에서, 고속으로 통신이 가능합니다.

컴퓨터를 예를 들면 CPU와 메모리와 같이 가까운 거리에서 대용량의 데이터를 한번에 전송해야 하는 컴퓨터 부품간의 통신은 병렬 통신을 사용하고, 컴퓨터와 주변 기기를 연결할 때와 같이 먼 거리에서 데이터를 전송해야 하는 장치 간의 통신은 직렬 통신을 이용합니다.

이번 시간에는 대표적인 직렬 통신 중 하나인 RS-485 통신에 대해 알아보겠습니다.

RS-485 통신

RS-485(-A) 또는 EIA-485라고도 불리는 RS-485는 컴퓨터와 주변 장치를 연결하는 직렬 통신의 표준 중 하나로, RS-232와 RS-422의 확장 버전입니다.

RS-485 표준은 미국의 통신 산업 협회(TIA - Telecommunications Industry Association)와 미국의 전자 산업 연합(EIA - Electronic Industries Alliance)에서 공동으로 발표했으며, RS-485와 함게 EIA-485라는 명칭을 공식적으로 사용합니다.

1960년에 발표되어 널리 사용되던 직렬 통신 표준인 RS-232는 짧은 전송 거리와 낮은 전송 속도가 단점이었습니다.

이를 보완하기 위해 1975년에 RS-232의 속도를 보완한 RS-422가 발표되었고, 1988년에는 RS-232와 RS-422의 확장형인 RS-485가 승인되어 사용되고 있습니다.

RS-485는 발생기와 수신기의 전기적 특성만을 정의하며, 물리적 계층이나 통신 프로토콜은 지정하거나 권장하지 않습니다.

RS-422 표준은 스위치 오프로 할 수 없는 하나의 드라이버 회로를 가지고 있지만 RS-485는 송신 모드를 위해 드라이버에 신호를 하나 더 둬야 합니다.

RS-485 이전에 개발된 RS-422는 한 개의 마스터 장치와 한 개의 슬레이브 장치 간의 데이터 송수신이 가능했지만, RS-485는 한 개의 마스터 장치에 최대 32개의 슬레이브 장치가 데이터 송수신이 가능합니다.

RS-485 표준의 디지털 통신 네트워크는 장거리 및 전기적으로 잡음이 많은 환경에서 효과적으로 사용할 수 있으며, 산업용 제어 시스템과 같은 응용 분야에서 유용하게 사용되고 있습니다.

RS-485의 핀 구성

RS-485는 RS-232 표준에서 사용하는 것과 동일한 9핀, 15핀, 25핀 커넥터를 사용할 수 있습니다.

제조사가 지원하는 제품에 따라 핀맵이 다를 수 있지만, 대체적으로 2선식과 4선식 핀맵이 사용됩니다.

RS-485 표준의 2선식 핀맵

2선식 방식은 TX+와 RX+, TX-와 RX-를 2개의 전선으로 연결해 통신합니다.

모든 디바이스가 마스터로서 멀티 마스터 구조로 운영됩니다.

RS-485 표준의 4선식 핀맵

4선식 방식은 2선식 방식의 단점을 개선하기 위해 구성된 것으로, 버스를 효과적으로 운영하기 위해 마스터-슬레이브 구조로 연결합니다.

4선식 연결은 RS-422에서 사용하는 방식과 동일합니다.

RS-485의 케이블

RS-485에서 사용하는 케이블의 제원은 아래와 같습니다.

동작 모드에서 차동 신호(Differential Signalling)란 두 개의 전송선에 위상이 서로 반대로 흐르는 신호를 말합니다.

신호 쌍이 두 도선에 의해 전송되는 방식으로 같은 크기의 신호가 서로 반대 부호를 가지고 흐르게 됩니다.

또한 지원 전송 방식의 반이중 통신(Half Duplex)은 두 대의 단말기가 데이터를 송수신 할 때 하나의 회선을 사용하기 때문에 무전기와 같이 한쪽이 송신할 때는 다른 한쪽에서는 수신만 할 수 있는 통신 방식을 말합니다.

반이중 통신(Half Duplex)과 전이중 통신(Full Deplex)의 예

반대로 두 대의 단말기가 데이터를 송수신하기 위해 동시에 각각 독립된 회선을 사용하는 통신 방식으로 전이중 통신(Full Duplex)가 있으며, 대표적으로 전화망과 고속 데이터 통신을 예로 들 수 있습니다.

RS-485의 케이블의 길이

RS-485 규격 케이블의 최대 길이는 약 1.2km지만, 이는 Boud Rate에 따라 달라집니다.

또한 실드가 잘 되어있지 않은 케이블의 경우, 외부 환경에 크게 영향을 받을 수 있습니다.

전기적 노이즈가 발생하기 쉬운 환경에서는 짧은 케이블을 사용해도 노이즈의 영향을 받을 수 있습니다.

Baud Rate의 Baud는 초당 펄스 수 또는 초당 심볼 수를 뜻하며, 펄스 및 심볼은 의미 있는 데이터의 묶음을 뜻합니다.

시리얼 통신에서는 Data bit가 8 bit를 사용하기 때문에 심볼 하나는 8 bit 묶음 하나라고 볼 수 있습니다.

즉, Baud Rate는 초당 8 bit의 데이터 묶음을 얼마나 전송할 수 있는지에 대한 수치입니다.

2,400 Baud Rate의 의미는 1초에 8 bit 묶음 데이터를 2,400개 전송할 수 있다는 뜻입니다.

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