시리얼 통신이란

• 직렬 통신이라고도함
• 연속적으로 통신 채널이나 컴퓨터 버스를 거쳐 한번에 하나의 비트 단위로 데이터를 전송하는 과정을 의미

직렬 통신이 있으므로 당연히 병렬 통신도 있음

직렬 vs 병렬

병렬 통신

• 여러 개의 데이터 선으로 한 번에 데이터를 보내기 때문에(데이터를 쪼개서) 짧은 시간에 많은 데이터를 보낼 수 있지만 그에 비례하여 많은 데이터 선의 설치와 관리를 해야되기 때문에 비용이 그만큼 많이 들게 됨

직렬 통신

• 한 개의 데이터 선으로 한 개의 비트만을 보내기 때문에 병렬보다 시간이 많이 걸리지만 그만큼 단순하고 간단한 구조를 가짐. 요즘 I/O 단자들은 그렇게 크지 않기 때문에 직렬이 주로 많이 이용되고 있음
• n 비트의 전송을 위해서는 n 클럭이 필요
• 단일 통신 선로를 사용하기 때문에 신호 간 간섭이 없어 장거리 데이터 전송에 적합
• 한 클럭 당 하나의 비트만 전송하기 때문에 데이터 전송속도가 상대적으로 느림

동기 통신 vs 비동기 통신

동기 통신

• 각각의 PC가 이러한 신호 주기로 보내겠다는 약속(Clock)을 하고 데이터를 전송하는 방법
• 그렇기 때문에 데이터를 보내는 데이터 선 말고도 클럭 주기를 맞춘느 클럭선이 하나 더 필요
• 미리 보내는 주기(Clock)를 맞추고 데이터를 주고받기 때문에 오류가 적고, 빠른 데이터 통신 가능

비동기 통신

• 따로 주기를 정하지 않고 시작과 끝을 알려주고 데이터를 전송하는 방법
• 데이터 선만 있으면 되기 때문에 매우 단순하고 빠르게 통신 회선을 구성할 수 있음
• 동기 시리얼 통신에 비해 안정성이나 속도가 느림

시리얼 통신의 종류

UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)

• 컴퓨터나 기타 주변 장치의 시리얼 포트를 이용하는 시리얼 통신 방식
• '범용 비동기화 송수신기'라고 불리며 병렬 데이터의 형태를 직렬 방식으로 전환하여 데이터를 전송하는 컴퓨터 하드웨어의 일종임
• 정보 교환을 위해 송신과 수신 2개의 데이터 핀 연결 필요
• 한 번의 하나의 장치만 연결이 가능한 1:1 통신 방식
• (단점) 여러개의 주변장치를 연결하기 위해서는 많은 수의 데이터 핀이 필요함
• 다른 방식에 비해 단점이 많음
• (장점) 간단하면서도 오랫동안 사용된 방식으로 많은 주변 장치들이 지원함
• ex) RS-232, RS-422, RS - 485와 같은 통신 표준과 함께 사용

SPI(Serial Peripheral Interface)

• 짧은 거리에서 주변장치와 고속으로 정보를 교환하기 위해 주로 사용
• 3개의 데이터 핀 연결과 1개의 제어 핀 연결로 4개의 핀 연결 필요
• 3개의 데이터 핀 중 2개는 데이터 송수신, 하나는 동기화를 위한 클록 신호 수신에 사용
• 동일한 SPI 포트를 통해 여러 개의 장치를 연결하는 1:n 통신이 가능
• 하나의 장치를 마스터(master), 다른 장치들은 슬레이브(slave)로 동작
• 제어 연결 핀을 통한 하드웨어적인 방식을 사용
• (장점) 고속의 데이터를 안정적으로 전달하고 여러 개의 장치들이 포트를 공유할 수 있음
• (단점) 제어 핀의 수가 연결된 장치의 수에 비례하여 증가

I2C(Inter-Integrated Circuit)

• 짧은 거리에서 주변장치와 저속으로 정보를 교환하기 위해 주로 사용
• 2개의 데이터 핀 연결만을 필요로 함
• 1:n으로 연결된 마스터-슬레이브 구조의 통신 방식
• 2개의 데이터 핀 중 1개는 데이터 전송, 하나는 클록 신호에 사용
• (단점) 송수신이 동시에 이루어질 수 없는 반이중 방식
• (장점) 장치 구별을 위해 소프트웨어적인 주소를 사용하므로 별도의 제어 핀 연결은 필요없음
• I2C 장치의 수가 증가하여도 필요로 하는 핀의 개수는 증가하지 않음

통신 방식

단방향(Simplex) 방식

• 정보 전송이 한 방향으로만 이루어지는 방식
• 송신측은 송신만 담당하고, 수신측으로 수신만 담당
• ex) TV

반이중(Half-Duplex) 방식

• 정보의 전송이 양방향으로 이루어지나, 한쪽이 송신하는 동안은 다른 쪽이 송신하지 못하는 방식
• 전송 방향을 바꾸기 위한 전송 반전 시간(Turn Around Time)이 필요
• 전송 데이터가 적을 때 용이
• ex) 무전기

전이중(Full-Duplex) 방식

• 정보의 전송이 양방향으로 이루어지고 양쪽 모두 동시에 송신이 가능한 방식
• 전송 효율이 가장 우수
• 전송 데이터가 많을때 용이
• 유선인 경우 4선 식으로 구성