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제목 시리얼 통신(TTL과 RS-232)
작성자 오마이엔지니어 (ip:)
  • 작성일 2016-11-08 22:37:40
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  • 조회수 9618
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시리얼 통신(TTL과 RS-232)에 대한 개념 정리 

ㅇTTL : Transistor Transistor Logic
ㅇUART : Universal Asynchronous Receiver and Transmitter 
ㅇRS : Recommended Standard
 

[RS232, TTL, MAX232 개념정리] 

serial(시리얼) 통신은 데이터를 선 하나에 하나의 bit(비트)씩 순차적으로 보내는 방법을 말한다.
시리얼 통신을 위해서는 Tx(보내는신호), Rx(받는신호), SG(GND, 그라운드), 3개의 선이 필요하다.

1. PC에서는 시리얼 통신을 위해 COM1 ~ COM4등의 포트가 마련되어있고, 이때 사용하는것이 RS232라는 규격이고, 신호를 위해 -12 ~ + 12v를 사용한다.

* pin 설명 
  - 1 DCD (Data Carrier Detect)       - 6 DSR (Data Set Ready)
  - 2 RX (Receive Data)                 - 7 RTS (Request To Send)
  - 3 TX (Transmit Data)                 - 8 CTS (Clear To Send)
  - 4 DTR (Data Terminal Ready)     - 9 RI (Ring Indicator)
  - 5 GND (Signal Ground)

2. AVR에서는 TTL(=UART) 규격을 사용하는데 이 TTL은 0 ~ 5v(또는 3.3v)를 사용한다.
사용하는 핀은 VCC, Tx, Rx, GND 4개의 핀이다.

3. 전압과 신호가 다르기때문에 RS232와 TTL은 혼용해서 쓸수없다.
그래서 MAX232라는 레벨 시프터를 사용해서 변환해주어야 한다.(시리얼to uart 컨버터들이 MAX232 칩을 주로 사용)


RS232C, UART 그리고 TTL
직렬(시리얼) 통신에는 비동기식과 동기식이 있는데 비동기식 통신 컨트롤러를 UART(Universial Asynchronous Receiver/Transmitter) 혹은 USART라고 한다. 이 UART에서 나오는 디지털 신호를 외부와 연결시키는 방식의 하나로 RS232라는 방식이 있는 것이다. 정리하자면 UART는 약자에서 보듯이 장치의 이름(~er/~er)이며 이 장치에서 나온 신호를 외부에 보내는 표준화된 방식의 하나를 RS232라고 한다. 그렇다면 그냥 UART라는 장치에서 나오는 디지털 신호(0,1의 조합 보통 5V, 0V)를 그냥 사용하면 될 것을 왜 이렇게 또 통신규약을 만들어서 복잡하게 할까? 그건 이 디지털 신호가 TTL(Transistor Transistor Logic)에서 나오기 때문이다. 그 유명한 트랜지스터 트랜지스터 논리회로가 등장했다. 보통 논리회로(True or False ; High or Low)에서는 0~5V를 사용하게 되고 당연히 전류도 작다. 우리가 에너지를 생갹할때 전류와 전압을 곱해서 생각하는데 TTL 신호는 에너지가 너무 작아서 멀리 보낼 수도 없고 보내더라도 간섭이나 노이즈때문에 신호가 괴상해진다. 그래서 전압도 높이고 전류도 높여서 즉 큰 에너지를 가진 파동으로 바꿀 필요가 있다. 이 변환하는 방식의 표준중 하나가 바로 RS232C가 되겠다. 특징은 반전된 -12V ~ +12V인 것이다. 
 
따라서 보통의 마이크로컨트롤러는 트랜지스터 집적회로이기 때문에 입출력전압이 TTL레벨인 0, 5V(예로 아두이노가 있다)이고 컴터같은 경우는 -12V~+12V의 시리얼신호를 사용한다.
따라서  RS232통신을 한다는 말은 입출력신호가 TTL레벨이 아니라 RS232레벨인 -12V ~ +12V의 입출력 신호를 갖는다는 말이다


시리얼통신 이란?
임베디드 시스템은 각종 프로세서와 회로들 간에 서로 통신하며 데이터를 주고 받는것이 기본입니다
임베디드 시스템에서 데이터를 주고 받을때 주로 사용하는 통신방법에는 크게 패러럴(병렬, parallel)과 시리얼(직렬, serial) 통신 방식이 있습니다


패러럴(Parallel) 통신방식은 다수의 비트(bit)를 한번에 전송하는 방법입니다

보통 8 또는 16 또는 그 이상의 라인을 통해 동시에 데이터를 보내줍니다
타이밍(clock)에 맞춰 모든 라인이 같이 동작할 수 있도록 clock(CLK) 라인이 필요하므로 8-bit data bus 의 경우 9라인이 사용됩니다


시리얼(Serial) 통신방식은 데이터를 스트림으로 바꿔서(직렬화, serialization) 한 번에 한 비트씩 전송합니다

시리얼 통신은 clock 라인을 포함 2라인으로 데이터를 전송할 수 있습니다


1.직렬 통신은 하나 또는 두 개의 전송 라인을 사용하여 데이터를 송수신하는 통신 방법으로, 한 번에 한 비트 씩 데이터를 지속적으로 주고 받습니다
적은 신호선으로 연결이 가능하기 때문에 선재와 중계 장치의 비용이 억제되는 등의 장점이 있습니다



2. 시리얼 통신 규격

RS-232C / RS-422A / RS-485는 EIA (전자 산업 협회) 통신 표준입니다
이러한 통신 표준 중 RS-232C는 다양한 응용 분야에서 널리 채택되어 왔으며 컴퓨터의 표준 장비이기도합니다
모뎀 및 마우스 연결에 사용됩니다. 센서 및 액추에이터에는 이러한 인터페이스가 포함되어 있으며 대부분이 직렬 통신을 통해 제어 할 수 있습니다


RS-232C

이 직렬 통신 표준은 널리 사용되며 종종 표준으로 컴퓨터에 장착됩니다."EIA-232"라고도합니다
신호선과 커넥터의 목적과 타이밍이 정의되었습니다 (D-sub 25 핀 또는 D- sub 9 핀).
현재 표준은 신호선을 추가하여 개정되었으며 정식으로 "ANSI / EIA-232-E"라고합니다. 그러나 지금은 일반적으로 "RS-232C"라고도합니다


RS-422A
이 표준은 짧은 전송 거리 및 느린 전송 속도와 같은 RS-232C 문제를 수정합니다, "EIA-422A"라고도합니다.
신호선의 목적과 타이밍은 정의되었지만 커넥터는 아닙니다. 많은 호환 제품 주로 D-sub 25 핀 및 D-sub 9 핀 커넥터를 사용합니다


RS-485
이 표준은 RS-422A에서 몇 가지 연결 장치의 문제점을 수정합니다, "EIA-485"라고도합니다
RS-485는 RS-422A와 호환 가능한 표준입니다.
신호선의 목적과 타이밍이 정의되지만 커넥터 대부분의 호환 제품은 주로 D-sub 25 핀 및 D-sub 9 핀 커넥터를 채택합니다


3. 신호 배치 및 커넥터
RS-232C에서는 사용할 커넥터와 신호 할당이 정의되고 표준화되었습니다
그림은 D-sub 9 핀 신호 지정과 신호 라인을 나타냅니다



1. DCD : Data Carrier Detect, 반송파 감지
2. RXD : Receive Data, 수신 데이터
3. TXD : Transmit Data, 전송 데이터
4. DTR : Data Terminal Ready, 데이터 터미널 준비
5. SG : Signal Ground, 신호 접지 또는 공통 리턴
6. DSR : Data Set Ready, 데이터 세트 준비
7. RTS : Request To Send, 송신 요구
8. CTS : Clear to Send, 송신 허가
9. RI : Ring Indicator, 착신 표시
CASE FG : Frame Ground, 접지


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