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Embedded

RS-232


시리얼통신

 

RS-232

RS-232C (Recommended Standard 232 Revision C)는 컴퓨터가 모뎀과 같은 다른 직렬장치들과 데이터를 주고받기 위해 사용하는 인터페이스이다. 컴퓨터로부터 나오는 데이터는 보통 마더보드 상에 있는 UART 칩에 의해 DTE 인터페이스로부터 내장(또는 외장) 모뎀이나 기타 다른 직렬장치들로 전송된다. 컴퓨터 내에 있는 데이터는 병렬회로를 따라 흐르지만 직렬장치들은 오직 한번에 한 비트씩만을 처리할 수 있기 때문에, UART 칩이 병렬로 되어 있는 비트들을 직렬 비트 열로 변환시킨다. 모뎀이나 다른 직렬 장치와 RS-232C 표준에 입각하여 통신하는 PC의 DTE 에이전트도 역시, DCE 인터페이스라고 불리는 보완적인 인터페이스를 가지고 있다. 컴퓨터에서 통신을 위한 각종 인터페이스가 표준 또는 옵션으로 장비되어 있다. 이들 중 대표적인 것으로는 데이터를 시리얼 (serial)로 전송하는 RS232C, RS422, RS485 등이 있다. 물론 데이터를 병렬로 보낼수 있다. 예를 들면 CPU, HDD, FDD, VIDEO 등이 병렬 통신이다. 하지만, 모든 장비가 병렬 통신을 할수 없다. 병렬 통신은 구현하기 힘들고 고가이다. 그리고, 거리 또한 제한이 된다. 이에 반해서 시리얼 통신은 구현하기 쉽고, 저가이고, 패러렐 보다 거리 제한을 덜 받는다. 여기서 대표적인 인터페이스인 RS232C에 대해서 알아 보겠다.

RS232C 인터페이스는 미국의 EIA(Electronic Industries Association)에 의해 규격화된 것으로 정확하게는 EIA-RS232C 규격이라고 불리며, 전기적 특성, 기계적 특성, 인터페이스 회로의 기능 등을 규정하고 있다. (RS232C의 제한 거리는 15M이다.) 이들 규격은 2개의 송수신 신호선과 5개의 제어선, 그리고 3개의 어스 선이 필요하다. RS232C 인터페이스 규격은 본래 데이터 단말장치와 모뎀(Modulator DEModulator:변 복조기)을 접속하기 위한 것으로, 이 경우 캐리어 수신의 확인 등 송신 측과 수신 측이 모뎀의 상태를 1 대 1로 대응시켜서 접속하여야 한다. 통상, 퍼스널 컴퓨터 등에서는 RS232C의 규격의 일부를 사용하여 그 접속을 간략화하고 있다. 그러나, 모뎀에 접속하는 경우에는(DTE와 DCE의 접속) 접속방법이 다르므로 주의하여야 한다. 컴퓨터 간(DTE와 DTE 간)의 통신에서는 모든 제어 선을 사용하지 않아도 최소 3개의 송신 데이터선(SD), 수신 데이터선(RD) 및 시그널 그라운드선(SG)이 있으면 통신이 가능하지만, 실제로는 커넥터 내부에서 4+5번과 6+8+20번 핀을 연결해 둘 필요가 있다. 이 방식은 컴퓨터끼리를 케이블로 직접 접속하는 경우로서 서로 상대방의 하드웨어의 상태를 확인할 필요가 없는 경우의 가장 간단한 인터페이스 방법 이다. RS232C 인터페이스에 있어서는 비동기(조보동기) 방식과 동기방식이 사용되는데, 통상 퍼스널 컴퓨터에서는 비동기 방식을 사용하고 있다. 같은 규격이 CCITT (Consultative Committee for International Telegraph and Telephony)에서도 CCITT V.24에서 DTE와 DCE간의 상호 접속 회로의 정의, 핀 번호와 회로의 의미에 대해서 규정을 하고 있다.

비동기식 통신방식을 지원하는 대표적인 콘트롤러는 NS사의 16C450과 16C550이며 그외 호환되는 콘트롤러가 다수의 회사에서 생산되지만 성능상의 차이는 없고 호환은 되지 않지만 비동기 통신의 기능을 갖는 콘트롤러는 수십가지의 종류가 있다. 비동기식 통신콘트롤러를 일반적으로 UART(Universal Asynchronous  Receiver/ Transmitter) 라 부른다. UART에서 나오는 신호는 보통 TTL신호 레벨을 갖기 때문에 노이즈에 약하고 통신거리에 제약이 있다. 이러한 TTL신호를 입력받아 노이즈에 강하고 멀리갈 수 있게 해주는 인터페이스를 LINE DRIVER/RECEIVER라 부르며 이중 대표적인 것이 RS232, RS422 및 RS485가 있다. 데이터를 보내기 위해서는 최소한 3개의 선이 필요하다. DB25의 경우 2번 TXD와 3번 RXD 7번 GRN가 필요하다. DTE(컴퓨터)와 DCE(모뎀) 사이에는 바로 2번 -> 2번, 3번 -> 3번, 7번 -> 7번 으로 연결된다. 그러나, DTE와 DTE 사이에서는 연결이 바뀌어 2번->3번, 3번->2번, 7번->7번으로 TXD와 RXD로 연결이 된다. 여기서 살펴 볼 것은 TXD와 RXD는 연결이 되어야 한다는 것이다. 외관상으로 DTE와 DCE가 바로 연결 되어 있을수 있으나, 내부적으로는 RXD와 TXD가 연결되어 있다. 그래야만 통신이 되기 때문이다. 이런 것을 선이 CROSS 되어 있다고 한다. 물론 DB9는 다 같으나, 7번선이 아니라 5번이다. 여기서 중요한 것은 DTE와 DCE 사이의 연결은 9개 선이 모두 필요하다는 것이다. 그래야지만, DCE가 제대로 동작하게 된다.

 

시리얼 데이터 케이블 만들기

 

serial 통신을 하기 위해 가장 기본적인 선을 만들어 보도록 하자. 준비물은 남땜 인두, 납, 3선 케이블(3선 이상 케이블이면 모두 괜찮다.), 코넥터 2개가 필요하다. 커넥터는 DB25나 DB9 아무 것이나 2개면 된다.(자신에 맞는 커넥터를 선택하면 된다.) 보통 수놈 DB25 이므로 2개를 납땜하면 된다. 인두를 달군후에 납을  커넥터 2, 3, 7번 커넥터에 묻혀 놓는다. 반대편에도 똑같이 묻혀 놓는다. 그리고 나서 3선 케이블 선을 잘 벗겨 놓고 선의 색을 잘 보아둔 다음, 예를 들어 빨간색, 노란색, 검은색 일경우에 빨간색은 왼쪽 커넥터 2번, 오른쪽 커넥터 3번에 납땜을 한다. 물론 이때는 납을 추가로 묻히지 않아도 된다. 처음에 납을 묻혀 놨기 때문이다. 물론 중간에 모자르면 조금 묻혀도 된다. 노란색은 왼쪽 커넥터 3번, 오른쪽 커넥터 2번에 납땜을 한다. 검은색은 왼쪽 7번과 오른쪽 7번을 연결하면 된다. 만약 선이 남으로 그대로 놔 두어도 된다. 나머지 부품을 조립하면 깔끔한 데이터 케이블이  완성이 된다. 그리고 이 케이블로 컴퓨터 끼리 데이터를 전송하면 된다. 만약 외장 모뎀이라면 이 선으로는 통신이 안된다. 컴퓨터와 외장 모뎀의 데이터 케이블 선 제작은 밑에 그림에 있는 것과 똑같이 9개 신호선을 모두 동일하게 연결하면 된다.

 

신호선의 차례는 다음과 같다.

DTR(컴퓨터 준비 됐다.) ->  DSR(모뎀 준비 됐다.) ->  RTS(컴퓨터가 모뎀 송신 준비 됐나?) -> CTS(모뎀이 컴퓨터에게 송신 준비  됐다.) -> DCD(모뎀이 컴퓨터에게 상대 모뎀 연결됐다.) -> TXD(데이타를 보낸다.) -> RXD(데이터를 받는다.)

DTE(Data Terminal Equipment)란 컴퓨터 등의 제어장치이며, 이것에 대해 DCE(Data Communication Equipment)란 모뎀 등의 단말을 의미한다.

※ 보오 레이트(baud rate)란 1초당의 변조횟수인데, RS232C 인터페이스에서 변조횟수와 전송속도(bps:bit per second)가 일치하므로 단위로서는 보오(baud) 또는 bps가 사용된다. 데이터의 전송속도는 송수신에 필요한 프로그램의 실행속도와 통신 케이블 등의 통신매체의 특성에 따라 크게 좌우된다. 
※ 보오는 1초당 변조횟수이고, bps는 1초당의 전송 횟수이다. 따라서 변조방식을 연구하면 1회의 변조에 의해 2비트 또는 그이상의 정보량을 전송할 수 있다. RS232C 인터페이스는 전압의 High와 Low로 변조(AM 변조)하고 있으므로 1회의 변조로 1비트의 정보량을 전송하는 셈이 되며, 보오와 bps는 일치한다.

** 신호선에 대한 설명

   TXD - Transmit Data
   
비동기식 직렬 통신 장치가 외부 장치로 정보를 보낼때 직렬 통신 데이터가 나오는 신호선 이다.          

    RXD - Receive Data
   
외부 장치에서 들어오는 직렬 통신 데이터를 입력받는 신호선이다.
    
RTS - Ready To Send
    
컴퓨터와 같은 DTE 장치가 모뎀 또는 프린터와 같은 DCE장치에게 데이터를 받을  

     준비가 됐음을 나타내는 신호선이다.
    
CTS - Clear To Send
    
모뎀 또는 프린터와 같은 DCE 장치가 컴퓨터와 같은 DTE 장치에게 데이터를
     받을 준비가 됐음을 나타내는 신호선이다.
     
DTR - Data Terminal Ready
    
컴퓨터 또는 터미널이 모뎀에게 자신이 송수신 가능한 상태임을 알리는 신호선이며
     일반적으로 컴퓨터등이 전원 인가 후 통신 포트를 초기화 한 후 이 신호를 출력시킨다.
     
DSR - Data Set Ready
    
모뎀이 컴퓨터 또는 터미널에게 자신이 송수신 가능한 상태임을 알리는 신호선이며 
     일반적으로 모뎀이 전원 인가 후 모뎀이 자신의 상태를 파악한 후 이상이 없을 때
     이 신호를 출력시킨다.
      
DCD - Data Set Ready
    
모뎀이 상대편 모뎀과 전화선 등을 통해서 접속이 완료 되었을 때 상대편 모뎀이 캐리어 
     신호를 보내오며 이 신호를 검출 하였음을 컴퓨터 또는 터미널에게 알려주는 신호선

     이다.
      
RI - Ring Indicator
    
상대편 모뎀이 통신을 하기위해서 먼저 전화를 걸어 오면 전화 벨이 울리게 된다.
     이때 이 신호를 모뎀이 인식하여 컴퓨터 또는 터미널에 알려주는 신호이며 일반적으로
     컴퓨터가 이 신호를 받게 되면 전화벨 신호에 응답하는 프로그램을 인터럽터등을 
     통해서 호출하게 된다.

코넥터 사양

 

                    

 RS232 DB 9 Pin            RS232 DB 25 Pin             RS422 DB 9 Pin       

    RS485 DB 9 Pin    

 

RS-232C 인터페이스

- 미국의 EIA(Electronic Industries Association)에 의해 규격화된 것으로 정확하

   게는 EIA-RS232C규격이라고 불리우며, 전기적 특성, 기계적 특성, 인터페이스

   회로의 기능등을 규정하고 있다. 
- 거리제한은 
보통 12m이다.

- LINE을 보면 2개의 송수신 신호선과 5개의 제어선, 그리고 3개의 어스선이 필요

   하다.

- 컴퓨터 간(DTE와 DCE의 접속)의 통신에서는 모든제어선을 사용하지않아도 최소  

  송신데이터선(SD), 수신데이터선(RD) 및 시그널 그라운드선(SG)이 있으면

  통신이 가능하지만, 실제로는 커넥터 내부에서 4,5번과 6,8,20번 핀을 연결해 둘

  필요가 있다. 이것은 컴퓨터들끼리 직접 케이블로 접속하는 경우로서 서로 상대 

  방의 하드웨어 의 상태를 확인할 필요가 없을 경우에 사용하는 가장 간단한 방법

   이다.
-DTE(Data Terminal Equipment)는 컴퓨터등의 제어장치

DCE(Data Communication Equipment)는 모뎀, 단말기

보오는 1초당 변조횟수이고 , bps(bit per second)는 1초당의 전송 횟수
- 변조 방식을 보면 1회의 변조에의해 2blt 또는 그 이상의 정보량을 전송할 수 있다.

- 전압의 HIGH 와 LOW로 변조(AM변조)하고 있으므로 1회의 변조로 1비트의 정보량

   을 전송하는 셈이되며, 보오와 bps는 일치한다.

- 데이터의 각 비트는 다음과 같이 +12V 나 -12V 펄스로 변환되어 전송된다.

V.24 (RS-232D)

비동기형의 저속 데이터 통신에 가장 널리 사용되고 있으며 미국 전기공업협회(EIA)의 RS-232D 표준과 호환성을 갖는 표준으로 DTE와 범용 모뎀(DCE)을 연결하기 위한 인터페이스이다. V.24(RS-232)는 단말기와 모뎀 뿐 아니라 PC의 프린터 연결 등과 같은 데이터
장비의 비동기형, 직렬 연결에 널리 사용된다. 보통 64kbps 이하에서 사용되며 전송 거리도 수십 m 이내이다. RS-232에서 신호를
전송하는 방식은 그림 3-7(a)와 같다. 7번 접지선을 기준 전압으로 하여 '0'을 보낼 때는 +12[volt]를 '1'을 보낼 때는 -12[volt]의 전압을 2번 핀에 인가한다. 수신측(DCE)에서는 2번 핀의 전압을 측정하여 데이터를 판독한다.

RS-232는 25핀 커넥터 규격을 사용하며 주요 핀의 기능을 표 3-5에 정리하였다. 표 3-5에서 '전송'은 해당 신호를 전송하는 장비를 나타낸다. 각 핀의 명칭의 의미를 살펴보면 이름들이 DTE의 관점에서 붙여진 것을 알 수 있다.


 

RS-422, RS-423 인터페이스 

 RS-422와 RS-423은 EIA에 의해 승인된 직렬 장치 접속용 표준 인터페이스이다. 이 표준들은 더 빠른 속도를 제공하면서도 전기적인 간섭에 더욱 강해졌기 때문에, 이전의 표준인 RS-232를 대체할 목적으로 설계되었다. 모든 애플 매킨토시 컴퓨터는 RS-232C 통신에도 함께 사용될 수 있는 RS-422 포트를 장착하고 있다. RS-423이 오직 점대점 접속만을 지원하는데 비해, RS-422는 멀티포인트 접속을 지원한다. RS422는 RS232C보다 장거리,고속용 규격이다. 전송 거리는 최대 1.2km,전송 레이트는  최대10Mbps가 가능하다. 단, 거리와 속도를 동시에 최대로 할 수 없다,  장거리,고속의 전송을 하기 위해 RS422에서는 신호선을 종단하여 반사를 억제하고, 또 내노이즈성이 높은 평형 전송을 채택하고 있다.  이때 사용되는 케이블은 누화를 줄이기 위해서 일반적으로 꼬임선을 사용한다.  RS-422는 균형 회로를 지원하므로 신호를 위해 각각 2개의 분리된 선, 다시 말해서 송신과 수신 선을 필요로 하기 때문에 회로는 2배로 늘어나게 된다.  그러나 수신기는 입력으로 들어오는 2개의 신호차이로서 데이터를 인지하므로 잡음이 발생하더라도 2개의 잡음 자체의 편차가 데이터들의 편차와 다르기 때문에 데이터로 인지하지 않게 된다.  그러므로 잡음에 의해 기준 전위가 변동되는 RS-232C보다 전송률을 높일 수 있다.

- RS422에는 Point to Point 모드와 Multi-Drop 모드 2가지가 있다. 
- RS422A와 RS232C의 비교를 보면

   1) 1.2km로서 RS232C(12m) 보다도 길다.

   2) 전송속도 또한 RS232C에서는 20Kbps가 통상적인 상한인데 비해, 100Kbps(게이블길이  

      1.2km)에서 10Mbps(케이블길이10m)로 현저하게 성능의 차이를 보인다. 
- 이유는 RS422A가 차동전송방식의 송신측에서는 2개의 신호선을 서로 역상이 되도록 드라

   이브하고 수신측에서는 그 차를 검출함으로서 데이터를 보내기 때문에 노이즈가 실려도 2 

   선에 동일하게 나타나 서로 상쇄가 되기 때문에 오류가 적은 통신을 할 수가 있다. 

- RS-422A는 Multi-Drop으로 접속이 가능하다. 이 모드가 사용되는 시스템은 하나의 Maser에 여러개의 Slave가 연결되어 마스터가 어떤 슬레이브와 통신을 할것인지를 결정하고 해당 슬레이브를 호출하면 호출된 슬레이브가 응답을 하는 체계로 되있다.

<Point To Pont>

DTE to DTE 2 Twisted Pair Cables

 

■   RS-422 Cable 제품형상 및 특징

 

  -.EIA RS-422 Cable

     (Recommend Standarded- 422 Cable)

 

 

  -.UL Type CM 75℃

  -.AWM 2919 30V 80℃

  -.CSA PCC FT-1

  

  -.컴퓨터 및 주변장치 신호전송용

 

  

Pair

2Pair

3Pair

4Pair

5Pair

6Pair

7Pair

가격

 

 

 

 

 

 

Pair

9Pair

10Pair

12Pair

15Pair

18Pair

25Pair

가격

 

 

 

 

 

종류

도체

절연/외경

차폐재질/구성

자켓재질/외경

2Pair

3Pair

4Pair

5Pair

6Pair

7Pair

9Pair

10Pair

12Pair

15Pair

18Pair

25Pair

AWG24

7/0.20

mm

석도금선

발포PE

1.62mm

AL/PS Tape

석도금접지선

65%차폐

석도금편조

PVC 6.81

PVC 7.09

PVC 7.57

PVC 7.92

PVC 8.56

PVC 8.56

PVC 9.30

PVC 10.85

PVC 11.18

PVC 12.57

PVC 13.64

PVC 16.05

◎.전파속도:약78%  ◎.특성임피던스:100Ω  ◎.정전용량(도체와도체사이):약41pF/m

표 3-5. RS-232 주요 핀의 기능
 

번호

명칭

전송

기능

1

Protect
Ground 

-

외부의 잡음에 대한 보호용 접지선. 보통 7번 선과 묶는다.

2

TxD

DTE

데이터 전송 라인 (DTE 중심의 명칭임)

3

RxD

DCE

데이터 수신 라인

4

RTS

DTE

DTE가 전송할 데이터가 있음을 알리고 허락을 기다림

5

CTS

DCE

DTE의 RTS의 요청에 대한 데이터 전송 허락 신호

6

DSR

DCE

DCE가 DTE에게 전송할 데이터가 있음을 알림

7

Signal 
 Ground

-

모든 신호의 기준 전압 (0 volt)

8

CD

DCE

DCE가 상대편 DCE와 잘 접속되어 있음을 알림 (즉, 네트웍ㅇ 정상 동작임을 알림)

15

TxC

DCE

TxD 전송에 사용되는 클럭(필요시만 사용)

17

RxC

DCE

RxD 전송에 사용하는 클럭(필요시만 사용)

20

DTR

DTE

DTE가 power on 상태임을 알림

24

DTE
Clock 

DTE

클럭(TxC, RxC)는 DCE가 제공한다. DTE가 클럭을 제공해야 하는 경우 사용됨

 

한편 RS-232의 전송속도와 거리의 한계를 극복하기 위하여 평형형(balanced) 전송방식을 많이 사용하고 있다. V.11(RS-422)에서 정의된 평형형 전송방식은 그림 3-6(b)와 같은데 한 데이터 신호를 보내기 위하여 두 개의 라인이 필요하다(그림에서 라인 A, B).

그림 3-6. RS-232와 RS-422의 전송 방식 비교

그림 3-6. RS-232와 RS-422의 전송 방식 비교

 

'0'을 보낼 때는 A 라인에 B 라인보다 높은 전압을 인가하고 '1'을 보낼 때는 B 라인에 A 라인보다 높은 전압을 인가한다. 이와 같은 평형형 데이터 전송을 사용하면 수백 m 까지 수십 Mbps를 전송할 수 있는데 그 이유는 다음과 같다. RS-232와 같은 신호 전송에서는 신호용 접지(Ground)를 기준으로 하여 각 신호(TxD, RxD, TxC, RTS ..)의 전압을 측정하는 것이다(그림 3-7(a) 참조).

 

그림 3-7. RS-232의 신호 전송신호(a), 수신신호(b), RS-422의 전송신호(c), 수신신호(d)

 

이 방식은 가까운 거리에서는 별 문제가 없지만 먼 거리를 전송하면 잡음과 파형 변형에 의하여 신호 전압이 불규칙하게 되며(그림 3-7(b) 참조), 접지선은 고정되어 있으므로(즉, 접지선에는 잡음이 발생하지 않으므로) 접지선과 신호 전압의 교차점이 좌우로 변동이 생기게 되어 비트 동기를 놓칠 수가 있어 비트 판독 오류를 발생시킬 수 있다. 그러나 평형형 전송에서는 접지선이 없이 두 개의 라인을 사용하므로(그림 3-7(c) 참조) 잡음과 파형변화가 두 라인에 거의 유사한 형태로 발생하게 된다. 수신측에서는 각 라인의 절대 전압을 측정하는 것이 아니라 두 라인의 상대 전압을 측정하기 때문에 잡음과 파형 변화가 있어도 두 라인의 극성이 서로 바뀌는 지 점(교차점)의 위치는 쉽게 바뀌지 않아서(그림 3-7(d) 참조) 고속 전송을 하여도 비트 오류가 거의 발생하지 않는다.

  

 

1. RS232 연결 방법

     모뎀 연결 케이블 (1 : 1)                     터미널 연결 방법(cross cable)

     * 9핀 스펙을 말하며 ( ) 괄호 안에 숫자는 25핀 형 입니다.

 

CD

1(8)

<--->

1(8)

CD

RX

2(3)

<--->

2(3)

RX

TX

3(2)

<--->

3(2)

TX

DTR

4(20)

<--->

4(20)

DTR

GND

5(7)

<--->

5(7)

GND

DSR

6(6)

<--->

6(6)

DSR

RTS

7(4)

<--->

7(4)

RTS

CTS

8(5)

<--->

8(5)

CTS

RI

9(22)

<--->

9(22)

RI

DTR

4(20)

<---┬->

6(6)

DSR

DSR

6(6)

<-┒└->

1(8)

CD

CD

1(8)

<-┴--->

4(20)

DTR

RX

3(2)

<------>

2(3)

TX

TX

2(3)

<------>

3(2)

RX

GND

5(7)

<------>

5(7)

GND

RTS

7(4)

<------>

8(5)

CTS

CTS

8(5)

<------>

7(4)

RTS

2. 약식 RS232  크로스(터미널 3선)  케이블 연결 방법

 

RX

3(2)

<------>

2(3)

TX

TX

2(3)

<------>

3(2)

RX

GND

5(7)

<------>

5(7)

GND

3선을 연결후 각각의 커넥터 자체에 RTS(7)-CTS(8), CD(1)-DTR(4)-DSR(6) 에 루프를 시킵니다.

3. RS232 Loop 커넥터 만드는 법

   커넥터 자체에 TX(3)-RX(2), CD(1)-DTR(4)-DSR(6), RTS(7)-CTS(8)을 만들면 RS232

   루프 커넥터입니다. 포트 테스트시 사용하는 커넥터 입니다.

4. RS422 연결 방법                                  RS485 연결 방법

 

TX+

7

<--->

5

RX+

RX+

5

<--->

7

TX+

TX-

4

<--->

3

RX-

RX-

3

<--->

4

TX-

GND

2

<--->

2

GND

TX/RX+

7

<--->

7

TX/RX+

TX/RX-

4

<--->

4

TX/RX-

GND

2

<--->

2

GND

5. RS422 루프 커넥터 만드는 법.

  커넥터 자체에 TX+(7) <---> RX+(5), TX-(4) <---> RX-(3) 로 만들면 됩니다.

  * 참고 : RS485는 단방향 통신이기 때문에 루프 커넥터가 없습니다.

              테스트시에는 2개의 포트로 데이터를 주고 받는지 테스트 하셔야 합니다.

6. 멀티4포트 RJ-45 RS422/485 스펙

 

 

RJ-45 RS422

RJ-45 RS485

 

1

TX+

2

RX+

5

RX+

6

RX-

3

GND

1

TX/RX+

2

TX/RX-

3

GND

 

3. RS232C 레벨변환회로

컴퓨터에서 CRT터미널로 데이터를 송신하기 위해서는 TTL 레벨(0 - 5V)을 -12 - +12V의 RS232C레벨로 변환시켜야 하며 CRT터미널로 부터의 데이터를 수신하기 위해서는 수신된 RS232C레벨을 TTL레벨로 변환시켜야 한다.

그림 1 에는 TTL Level을 RS232C레벨로 변환시키기 위한 회로를 보이고 있고 
그림 2 에는 RS232C레벨을 TTL레벨로 변환시키기 위한 회로를 보였다. 

그림 1의 회로는op amp를 사용하여 비교기(compartor)로 동작시킨다.

점 a의 전압은 2.5V이므로 입력전압이 2.5V이하가 되면 op amp출력은 +12V가 되고 입력전압이 2.5V이상이 되면 op amp 출력은 -12V가된다.

그림 2회로는 두 개의 다이오드를 사용하여 입력이 +12V일때는 D1이 ON되어 inverter 출력은 LOW 상태가 되게하고 입력이 -12V 일때는 D2가 ON되어 출력이 High 상태가 되도록한다.

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    RS-232C/RS-422/RS-485 CONVERTER
1.모델:CTS-CV485-I 

2.통신속도:1.5 Mbps Max 접속거리 및 사용케이블, 멀티드롭 포인트 수에 따라 다소 차이가 나타나며 1 Km거리에 전용
케이블을 적용하고 8포인트 정도 드롭 한다면 56 Kbps 까지 사용가능 하며 100m 이내 거리에서 전용케이블
적용시 최대속도가 적용 됨니다

* 3.절연형은 공항, 골프장, 군부대 등 낙뢰가 우려되는 노천지역 또는 변전설비,
  
   전력패널, 고압선로등 강한 전기노이즈가 우려되는곳을 통과하거나 고압 전력패널과     전기적으로 연결되어 있는 경우 필히 적용해야 하며 전용의 실드 케이블을 사용해야     합니다. 이 제품은 10MHz의 통과속도를 내는 포토카플러로 절연되어 있읍니다.* 일부업체에서 무전원제품이 나오고 있지만 절연이 안되며 고속통신시 에러발생   500m 이상 사용시 에러발생의 한계를 나타냄니다    4. 접속거리  
  • RS-485/422 : 1.2 Km ~ 3km(저속)통신속도를 9600bps로 하여 인터폰선을통해 약 3k 거리에서 에러없이 사용이 가능합니다. 거리를 연장하려면 전원이 공급되는 곳에 리피터 또는 허브를 설치해야 하며, 이때 2배의 거리를 연장할수 있습니다. 특히 RS-485용 리피터는 분배기, 교차기의 기능을 겸하므로 다양한 용도에사용할 수 있읍니다.

    5. 통신 케이블
    • RS-232C : 10P 플랫 케이블 또는 4P 실드선
    • RS-422 : Dual twist piar (4P 실드 케이블)
    • RS-485 : Twist Pair 100Ω(2P 실드) 본 제품이 제 성능을 발휘 하려면 케이블의 선정이 매우 중요 합니다. 전용 케이블을 사용하면 최상의 효과를 얻을 수 있으며 필요하다면 제품 구매시 샘플을 보내 드리겠습니다.
      7. 응용분야
    • RS-422/485를 지원하는 PLC, 전용기기와 PC시스템간 통신 매칭
    • 비닐하우스,축사등 시스템간 거리가 먼 경우 가정에서 원격감시
    • PC 및 산업용 콘트롤러간 전위차로인해 누전되거나 누전의 우려가 있을때
    • 고압 인버터 감시장치등 노이즈, 감전사고의 우려가 있을때
    • 수 km에걸친 멀티드롭이 필요한 경우
    • 예1.빌딩 조명 및 보안 감시제어 관제실 로비 주차장 ROOM1 ROOM2 ROOM3 --- ROOM(N) PC 조명 조명 조명,보안 조명,보안 조명,보안 조명,보안 Master RTU1 RTU2 RTU3 RTU4 RTU5 --- RTU(N) CV485 CV485 CV485 CV485 CV485 CV485 CV485 | | | | | | | +---------+--------+----------+----------+----------+---[RS-485]----+ 예2. 지능형 교통망 시스템(신호기제어,가로등제어,교통량수집등)
      신호기 신호기 신호기 신호기 가로등제어기 --- 신호기 RTU1 RTU2 RTU3 RTU4 RTU5 --- RTU(N) Master CV485 ┃ CV485 ┃ CV485 CV485 CV485--------+------RD485------+------RD485------+---- --- --+ 관제실 ┃ ┃ ┏-------┯-----RD485------┰-----RD485------┰---- --- --┑ CV485 CV485 ┃ CV485 ┃ CV485 CV485 Master RTU1 RTU2 RTU3 RTU4 RTU5 --- RTU(N) 신호기 신호기 가로등제어 신호기 신호기 신호기 --- 신호기 * RD485는 리피터겸 분배기 입니다


      8. 본 제품의 특징
    • ① PC용은 본체에 내장(PCI슬로트에 삽입)도록하여 설치 및 결선이 간단히 해결 됩니다. ② 일반형은 제어패널에 쉽게 부착할수 있도록 케스없이 공급 되며 모든 결선을 콘넥터 처리하여 다음과 같이 공급하므로 설치 및 시공이 간편 합니다. 1.RS-232C용 9P커넥터 2.RS-422/485용 5P터미널커넥터 3. 부착용 브라켓 및 스크류볼트 4. 매뉴얼 ③ 점퍼를 이용 RS-422/485 선택, 터미네이터 접속선택, RTS자동발생기능을 선택합니다 ④ 작동전원 및 시그널의 상태를 5개의 LED로 보여주어 통신상태를 쉽게 확인 할수 있습니다. ⑤ 고속의 포토카플러 채용으로 절연형 에서도 높은 통신속도를 보장 합니다 ⑥ 485라인 인입점에 MOV를 부착하여 서지 및 낙뢰에 강합니다.
    • 9. RS-422/485란?

    현재 일반적 PC의 시리얼 포트 COM1 및 COM2에 적용되고 있는 RS-232C 는 시리얼 통신 방법중 가장 많이 사용되고 보편화된 방식이라 할 수 있다. 그러나 그 신호레벨이 -12V, +12V를 오가는 전압을 걸어주는 형태로 거리가 20m이상만 되어도 신호속에 노이즈가 혼입되고, 전압레벨도 점점 낮아져서 통신속도 및 접속거리에서 산업용으로 사용하기에는 적합하지 않다. RS-422는 그러한 한계를 극복하기 위해 12V의 전압을 걸어주는 방식에서 40mA의 전류를 흘려주는 RS-422 방식으로 바꾸어 양 종단에 100Ω의 저항을 걸고 수신측에서 +4V/ -4V의 전압이 걸리도록 한다. 전류방식은 선로주변의 노이즈에 매우 강하고 선로 저항에 따르는 전압강하가 적으므로 통신속도 및 접속거리에서 월등한 차이를 보인다. 단 송수신을 위해 각각 2가닥의 케이블이 필요하고 송신준비, 송신요구 시그널 등을 합하면 가닥수가 더 많아지며 동기통신의 경우는 꼭 필요한 경우에만 사용하게 되었다. 통상의 RS-422통신은 비동기 통신으로 4P 실드선으로 처리한다. RS-422 방식에서 접속거리가 먼 경우는 양 지점의 GND레벨이 상이하면 신호와 관계없이 허상의 전류가 흐르거나 접속점 부근에서 불특정의 연속적인 스파크가 발생 하거나 취급자가 약하게 감전을 당하게 되는데 이를 방치할 경우 오래지 않아 콘버터가 파손 되거나 심지어 PC등 시스템에 까지 고장을 유발하게 되고 특히 회선이 노천을 통과하는 경우 낙뢰의 표적이 되어 전체 시스템을 태워버리는 사태가 발생 한다. 절연형 콘버터는 이러한 경우를 위해서 제작 되었으며 DC/DC 컨버터가 내장되어 완전 절연을 유지한다. 통상 반도체 내부의 절연을 믿고 설계된 경우 고전압에는 쉽게 파손 되는데, 다른 콘버터를 사용하다가 컨버터 및 여타 하드웨어시스템이 손상된 경험이 있는 시스템에는 절연형으로 교체 하는것이 바람직 하다, RS-422는 전이중통신(어느쪽이나 언제라도 데이터를 보낼수 있음)을 지원 하는데 통신량이 많지않고 발신 타이밍(RTS)을 조정할 수 있는 시스템 이라면 한 회선을 교대로 이용하는 RS-485 방식을 적용하면 비록 반이중통신 이지만 적은 회선(2P실드)으로 통신이 가능하다. 뿐만 아니라 DCS, SCADA같이 여러개의 RTU가 있는 MULTY DROP LAN 에서는 RS-485가 제격이다.