통신에는 여러 개의 채널을 이용해 여러 비트의 데이터를 한꺼번에 전송하는 병렬 통신과, 하나의 채널을 이용해 한 비트씩 순차적으로 데이터를 전송하는 직렬 통신이 있다.
병렬 통신은 근거리에서 대용량의 데이터를 전송할 때 유리하고, 직렬 통신은 병렬 통신과 비교해 상대적으로 장거리에서 고속으로 통신이 가능하다.
컴퓨터로 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 사용한다.
시리얼(직렬) 통신 / 패러렐(병렬) 통신
시리얼 통신은 1번에 1비트씩 데이터를 송수신 할 수 있고,
패러렐 통신은 1번에 8비트씩 데이터를 송수신 할 수 있다.
시리얼 통신은 패러렐 통신보다 전송 속도가 느리지만 통신 거리가 훨씬 길며, 기존의 통신 선로(전화선 등)를 쉽게 활용할 수 있어 비용이 저렴하다는 장점이 있다.
- Full Duplex: 데이터를 전송하는 동시에 수신할 수 있음(ex. 휴대전화)
- Half Duplex: 동시에 불가능, 데이터를 전송 완료 한 후에 수신해야 함(ex. 무전기)
RS-485란?
미국의 통신 산업 협회(TIA)와 미국의 전자 산업 연합(EIA)에서 공동으로 발표했으며, RS-485와 함께 EIA-485라는 명칭을 공식적으로 사용한다.
1개의 마스터 장치에 최대 32개의 슬레이브 장치가 데이터 송수신이 가능하다.
장거리 및 전기적으로 잡음이 많은 환경에서 효과적으로 사용할 수 있으며, 산업용 제어 시스템과 같은 응용 분야에서 유용하게 사용되고 있다.
케이블
RS-485에서 사용하는 케이블의 제원은 아래와 같다.
동작 모드에서 차동 신호란 두 개의 전송선에 위상이 서로 반대로 흐르는 신호를 말한다. 신호 쌍이 두 도선에 의해 전송되는 방식으로 같은 크기의 신호가 서로 반대 부호를 가지고 흐르게 된다.
지원 전송 방식의 반이중 통신은 두 대의 단말기가 데이터를 송수신할 때 하나의 회선을 사용하기 때문에 무전기와 같이 한쪽이 송신할 때는 다른 한쪽에서는 수신만 할 수 있는 통신 방식을 말한다.
반대로 두 대의 단말기가 데이터를 송수신하기 위해 동시에 각각 독립된 회선을 사용하는 통신 방식으로 전이중 통신이 있으며, 대표적으로 전화망과 고속 데이터 통신을 예로 들 수 있다.
케이블의 길이
규격 케이블의 최대 길이는 약 1.2km지만, 이는 Roud Rate에 따라 달라진다.
또한 실드가 잘 되어있지 않은 케이블의 경우, 외부 환경에 크게 영향을 받을 수 있다.
전기적 노이즈가 발생하기 쉬운 환경에서는 짧은 케이블을 사용해도 노이즈의 영향을 받을 수 있다.
Raud Rate의 Raud는 초당 펄스 수 또는 초당 심볼 수를 뜻하며, 펄스 및 심볼은 의미 있는 데이터의 묶음이다.
시리얼 통신에서는 Data bit가 8bit를 사용하기 때문에 심볼 하나는 8bit 묶음 하나라고 볼 수 있다.
즉, Raud Rate는 초당 8bit의 데이터 묶음을 얼마나 전송할 수 있는지에 대한 수치이다.
2400 Raud Rate의 의미는 1초에 8bit 묶음 데이터를 2,400개 전송할 수 있다는 뜻이다.
RS-485 특징
1. 반이중(Half Duplex) 통신 방식
- 송, 수신을 동시에 할 수 없음
2. 데이터 전송 거리가 길다
- 최대 통달 거리가 1.2km
- 일반적으로 100kbps의 속도에서 약 1.2km의 전송 거리를 가진다고 하고 10Mbps의 속도로 올라가면 전송 거리는 12m로 짧아진다.
RS-485는 RS-422의 제한된 디바이스 갯수를 확장 시켰고, 입력과 출력 전압 부분이 강화된 통신 방식이다. 여러 네트워크에 분산된 장비와의 통신에서 소음 및 다수 장비를 이용해 통신해야 하는 환경이라면 시리얼 통신 중 RS-485가 가장 좋은 방안이다.
RS-485 특징 중 첫 번째 특징으로 반이중 통신 방식은 RS-485의 결선 방식 중 2선식 와이어(2-Wire) 방식인 표준 방식일 때 적용되는 특징이다.
이를 개선하는 방법으로 4선식 와이어(4-Wire) 방식이 있다.
RS-485 [2선식 방식]
2선식 방식은 TX+와 RX+, TX-와 RX-를 두 가다가의 전선(Twisted Pair)으로 연결하여 통신하며, 모든 디바이스가 마스터(Master)로써 멀티 마스터 구조로 운영된다.
이 라인을 통하여 송, 수신이 이루어 지며 반이중 통신을 기본으로 통신된다.
RS-485 [4선식 방식]
4선식 방식은 마스터(Master)와 슬레이브(Slave) 간의 결선 방식을 말한다.
표준 방식인 2선식 방식의 단점을 개선하기 위해 구성하게 된 것으로 버스를 효과적으로 운영하기 위해 Master-Slave 구조로 돌아가게 되어있다.
이것은 RS-422 네트워킹과 동일하다.
그래서 일반적으로 Master는 RS-422 디바이스를 사용하고, Slave는 RS-485 디바이스를 사용한다.
