시리얼 통신이란?
시리얼(Serial)의 뜻은 ‘직렬’이고, 반의어는 패러럴(Parallel)로 ‘병렬’을 의미한다.
직렬 통신과 병렬 통신. 두 가지 모두 하나의 기기가 다른 기기와 데이터를 주고 받기 위해 만들어진 통신 방법이다.
- 직렬(Serial) 통신: 정보를 구성하는 각 비트들이 하나의 전송 매체를 통하여 한 비트씩 순서적으로 전송되는 형태
- 전송 속도는 느리지만 구성 비용이 적음
- 원거리 전송에 적합하며 대부분의 데이터 통신에 사용
- 병렬(Parallel) 통신: 정보를 구성하는 각 비트들이 여러 개의 전송 매체를 통하여 동시에 전송되는 형태
- 전송 속도는 빠르지만 구성 비용이 많이 요구됨
- 근거리 전송에 적합하며 주로 컴퓨터와 주변장치 사이의 데이터 전송에 사용
다양한 기능의 단말 장치들이 소형화됨에 따라 병렬 통신은 쇠퇴의 길을 걷고 있다
시리얼 통신의 방식
1. 동기 시리얼 통신
- 데이터 신호와 동기 신호(Clock 신호)를 함께 전송
- 한번에 여러 문자를 수용하는 데이터 블록 단위로 전송
- 큰 데이터 블럭에 적합하며 정보통신에서 주로 사용
2. 비동기 시리얼 통신
- 데이터 신호만을 전송하고 Start 비트와 Stop 비트를 통해 데이터 비트를 찾아냄
- 단순하고 저렴하지만 전송 효율이 다소 떨어짐
- 낮은 전송속도에서 주로 이용
주요 시리얼 통신 프로토콜
- RS-232
- 용도: 터미널 단말기와 모뎀 연결
- 특징: 25핀 단자 규격, 9핀 단자(직렬 포트) 보편화, 노이즈에 강하고 단순
- 장점: 간단하고 노이즈에 강하며, 10m 정도까지 안정적 데이터 통신 가능
- 단점: 오래된 인터페이스로 USB, 이더넷 등으로 대체됨
- RS-422
- 용도: 평형 디지털 인터페이스, 데이터 전송
- 특징: 차동신호, 단방향/무반전, 멀티 드롭 지원, 최대 1200m 거리, 10Mbps 속도 가능
- 장점: 긴 거리 전송 가능, 여러 리시버 연결 가능
- 단점: 멀티 포인트 통신 불가
- RS-485
- 용도: 반이중 다중점 직렬 연결
- 특징: 차동 신호, 멀티 드롭 통신망 구축 가능, 10m에서 35Mbps, 1200m에서 100kbps 속도
- 장점: 긴 거리와 고속 데이터 통신 가능, 다수 장치 연결 가능
- 단점: 그라운드 연결 필요, 연결하지 않으면 노이즈 및 장비 손상 위험
- SPI (Serial Peripheral Interface)
- 용도: 동기화 직렬 데이터 통신
- 특징: 마스터-슬레이브 구조, 전이중 통신, 슬레이브 셀렉트 라인 사용.
- 장점: 고속 통신, 단순한 하드웨어 연결
- 단점: 장거리 통신에 적합하지 않음, 복잡한 배선 필요
- I2C (Inter-Integrated Circuit)
- 용도: 저속 주변 기기 연결
- 특징: 두 개의 양방향 오픈 컬렉터 라인(SDA, SCL), 표준 모드 100kbps, 고속 모드 3.4Mbps, 최대 112개 노드 연결 가능
- 장점: 단순한 배선, 여러 장치 연결 가능
- 단점: 낮은 통신 속도, 노드 수 제한
- CAN (Controller Area Network)
- 용도: 차량 내 통신, 산업용 자동화 기기 및 의료용 장비
- 특징: 메시지 기반 프로토콜, 호스트 컴퓨터 없이 통신, OBD-II 표준 포함
- 장점: 높은 신뢰성, 실시간 데이터 전송 가능
- 단점: 상대적으로 복잡한 프로토콜, 초기 설정 비용 높음
- LIN (Local Interconnect Network)
- 용도: ECU와 센서/액추에이터 간 데이터 전송.
- 특징: 단선 버스, 마스터-슬레이브 원리, 표준화된 신호형태 및 프로토콜
- 장점: 표준화로 다양한 제조사에서 사용 가능, 진단 도구 및 소프트웨어 표준화
- 단점: 낮은 통신 속도, 제한된 기능
결론
시리얼 통신은 다양한 용도와 특징을 가진 여러 프로토콜로 구성되어 있으며, 각 프로토콜은 특정 상황과 필요에 맞게 설계되었다.
RS-232, RS-422, RS-485와 같은 전통적인 프로토콜은 여전히 사용되지만, 최신 기술과의 접목으로 SPI, I2C, CAN, LIN 같은 프로토콜이 새로운 응용 분야에서 중요하게 활용되고 있다.
그러므로 이러한 다양한 시리얼 통신 프로토콜을 이해하고 적절히 활용하는 것은 현대의 데이터 통신 시스템을 설계하고 구현하는 데 매우 중요하다.
Slow and steady