USB 가 생기기 전에는 뭘 썼지? RS-232, RS-422, RS-485 에 대해 알아보자
우리는 컴퓨터를 사용할 때 USB(Universal Serial Bus)라는 단어를 쉽게 접하게 됩니다.
USB 란 1990년대에 Intel, IBM, Compaq 등 7개의 회사가 공동으로 개발해
Windows에서 정식으로 지원하도록 보급한 컴퓨터 및 주변 장치를 연결하기 위한 직렬 규격입니다.
쉽게 말해 컴퓨터와 주변 장치 간에 데이터를 주고 받을 수 있도록 규격화 된 길을 만들어 준 것으로,
그 시기에 개인용 컴퓨터가 폭발적으로 보급되며 우리가 매우 쉽게 접할 수 있게 된 것입니다.
그럼 USB 가 개발되기 전의 컴퓨터나 주변 장치간에는 어떤 방식으로 데이터를 주고 받았을까요?
이번시간에는 RS-232 와 RS-422, RS-485 에 대해서 알아보도록 하겠습니다.
RS-232
RS(Recommended Standard)는 추천 규격이라는 뜻의 약자이며
232는 특정 규격에 대한 식별번호로, 원래 명칭은
EIA(Electronic Industries Alliance - 미국 전자 산업 협회)-232 입니다.
1960년에 미국 전자 산업 협회에서 도입한 컴퓨터와 주변 장치를 연결하는 규격으로
모뎀, 프린터, 마우스, 전원 공급 장치, 및 외부 데이터 저장 장치 등을 연결하는데 사용되었습니다.
데이터를 1비트씩 차례대로 보내는 방식인
직렬 전송 방식(Serial Transmitting System)으로는 가장 일반적인 규격입니다.
통신을 하기 위한 최소단위는 1 바이트(1 Bite = 8 Bit)입니다.
컴퓨터 내에서는 데이터가 병렬로 처리되는데 반해, 통신선은 직렬로 되어 있기 때문에
직렬을 병렬로 바꿔주는 작업이 필요한데, 이 작업을 해주는 것이 RS-232 방식입니다.
RS-232 방식은 일반적으로 1바이트 단위로 전송하는데,
다른 데이터와의 혼란을 방지하기 위해 스타트 비트와 스톱 비트를 앞뒤로 1 비트씩 첨가해
10 비트를 1 바이트로 보내게 됩니다.
대부분 115.2 kbps 이하의 속도로 15 m 이내에서 직렬로 데이터를 전송할 수 있습니다.
커넥터는 25 핀형인 DB-25 와 9 핀형인 DB-9 가 사용되지만, 요즘은 변환기를 사용해
USB를 통해 RS-232 전송을 하는 것이 더 일반적입니다.
두개 이상의 장치간에 다중 연결이 가능하지 않고,
속도와 호환성에 한계가 명확하다는 단점이 존재했기 때문에 RS-422 와 같은 후속 방식이 개발됩니다.
RS-422
RS-422 는 RS-232 와 같이 컴퓨터와 주변 장치 사이에 직렬 전송 방식으로 데이터를 주고 받도록 하는
표준화한 통신 규격의 하나로, RS-232 의 단점인 느린 전송 속도와 짧은 전송 길이를 극복해
보다 빠른 전송과 긴 전송 거리를 위해 1976년에 규정한 표준입니다.
데이터 전송 최대 속도는 10 Mbps 고 최대 1500 m 까지 케이블을 늘릴 수 있으며,
최대 보드 속도와 케이블 길이를 늘리기 위해 각 신호를 2개의 전선을 사용해 전송하게 됩니다.
1개의 마스터가 최대 10 개의 리시버를 연결할 수 있어 여러대의 장비를 동시에 연결하는
멀티 드롭(Multi Drop) 어플리케이션에도 적용됩니다.
하지만 케이블 길이가 길어짐에 따라 신호 품질이 떨어져 최대 데이터 속도가 감소합니다.
RS-485
RS-485 는 RS-232 와 RS-422 의 업그레이드 된 버전으로, 역시 컴퓨터와 주변 장치 사이에
직렬 전송 방식으로 데이터를 주고 받도록 하는 통신 규격입니다.
RS-422 가 1개의 드라이버와 그에 연결된 리시버들간에만 데이터를 주고받는
멀티 드롭 방식으로 인한 제약이 있는 반면,
RS-485 는 그러한 문제를 해결할 수 있도록 동일한 데이터 회선을 통해
최대 32개의 연결된 모든 장치들이 같은 라인에서 데이터를 주고받을 수 있습니다.
RS-485 버스의 모든 슬레이브 디바이스들은 마스터 디바이스를 거치지 않고
다른 32개의 슬레이브 디바이스와 통신할 수 있습니다.
또한 최대 32개의 마스터로 네트워크를 구성할 수 있는데,
칩의 성능에 따라 128개 또는 256개의 마스터로도 구성이 가능합니다.
RS-422 는 RS-485 의 하위 집합이기 때문에 모든 RS-422 디바이스는
RS-485 로 제어할 수 있습니다.
반이중 통신(Half Duplex)과 전이중 통신(Full Duplex)
반이중 통신은 한쪽에서 데이터를 보내고 있을 때는 다른 쪽에서는 데이터를 받기만 해야 하는 방식이며,
전이중 통신은 데이터를 주고받는 선이 따로 있어 동시에 데이터를 주고받을 수 있는 방식을 말합니다.
쉽게 말해 반이중 통신은 무전기, 전이중 통신은 전화기와 같다고 할 수 있습니다.
맨 위의 RS-232 와 RS-422 는 데이터를 동시에 주고받을 수 있는 전이중 통신이 가능하지만,
RS-485 의 표준 결선 방식인 2선식 와이어 방식에서는 반이중 통신만 가능합니다.
하지만 2선 방식은 송수신 되는 데이터가 충돌할 가능성이 있고
반이중 통신 방식의 단점을 가지고 있기 때문에 이를 개선하기 위해 4선식 와이어 방식이 개발되었습니다.
2선 방식은 Tx+ 와 Rx+, Tx- 와 Rx- 를 쌍으로 연결하여 사용하는 방식으로,
모든 디바이스가 마스터가 되는 반이중 통신을 기본으로 합니다.
4선 방식은 버스를 효과적으로 운영하기 위해 RS-422 와 같이 마스터-슬레이브 구조를 가집니다.
참고
위키피디아 : https://en.wikipedia.org/wiki/RS-232
https://en.wikipedia.org/wiki/RS-422
https://en.wikipedia.org/wiki/RS-485
https://en.wikipedia.org/wiki/Duplex_(telecommunications)