RS-232 대 RS-422 대 RS-485, 차이점은 무엇인가요?

오늘날 많은 젊은이들에게 직렬 통신은 시대에 뒤떨어진 용어처럼 보일 수 있습니다. 그러나 RS-232 , RS-422, RS-485와 같은 가장 널리 사용되는 표준 중 일부는 여전히 산업 통신에서 널리 사용되고 있습니다. 따라서 이 글은 초보자들이 이러한 표준을 이해하고 자세한 비교를 통해 각 표준의 차이점을 파악하는 데 도움이 되도록 작성되었습니다.

이제 시작해 보겠습니다.

RS-232란 무엇인가요?

RS-232 인터페이스는 미국 전자산업연합(EIA)에서 제정한 직렬 데이터 통신 인터페이스 표준을 준수합니다. 원래 명칭은 EIA-RS-232(종종 232 또는 RS232로 약칭)였습니다. 컴퓨터 직렬 인터페이스 주변 장치 연결, 케이블 연결, 그리고 기계, 전기, 신호 및 전송 프로세스에 널리 사용됩니다.

RS-232 표준은 초당 50, 75, 100, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200비트(보드)의 데이터 전송 속도를 지정합니다.

RS-232의 특징은 무엇입니까?

RS-232는 주류 직렬 통신 인터페이스 중 하나입니다. RS-232 인터페이스 표준이 일찍 등장했기 때문에 불가피하게 몇 가지 단점이 있는데, 주로 다음 네 가지 단점입니다.

#1: 높은 인터페이스 신호 레벨

인터페이스의 신호 레벨이 높아 인터페이스 회로 칩이 쉽게 손상될 수 있습니다. RS-232 인터페이스의 모든 신호선 전압은 음의 논리 관계를 사용합니다.

로직 "1"은 -3V ~ -15V이고, 로직 "0"은 +3V ~ +15V이며, 잡음 마진은 2V입니다. 수신기는 +3V 이상의 신호를 로직 "0"으로, -3V 이하의 신호를 로직 "1"로 인식해야 합니다. 반면 TTL 레벨은 로직 하이(HIGH)에 +5V, 로직 로우(LOW)에 0V를 사용합니다. TTL 레벨과 호환되지 않으므로 TTL 회로에 연결하려면 레벨 변환 회로가 필요합니다.

#2: 낮은 전송 속도

전송 속도가 낮습니다. 비동기 전송 시 비트 전송률은 20Kbps입니다. 따라서 51 CPLD 개발 보드의 통합 프로그램 보오율은 19200까지만 가능하며, 이것이 이러한 제한의 원인입니다.

#3: 약한 소음 면역성

RS-232 인터페이스는 하나의 신호선과 하나의 신호 복귀선(공통 접지)을 사용하여 공통 접지 전송 방식을 형성합니다. 이러한 공통 접지 전송 방식은 공통 모드 간섭에 취약하여 잡음 내성이 약합니다.

#4: 짧은 전송 거리

전송 거리는 제한적입니다. 최대 거리는 50피트(약 15미터)이며, 최대 도달 거리는 약 15미터입니다.

RS-485란 무엇인가요?

통신 거리가 수십 미터에서 수 킬로미터에 달할 경우, RS-485 직렬 버스가 널리 사용됩니다. RS-485는 평형 전송과 차동 수신을 사용하므로 공통 모드 간섭을 차단할 수 있습니다.

버스 트랜시버는 높은 감도(200mV만큼 낮은 전압도 감지 가능)를 가지고 있을 뿐만 아니라, 1km 이상 떨어진 곳에서 전송 신호를 복구할 수도 있습니다.

RS-485는 반이중 모드로 작동합니다. 즉, 한 번에 한 지점만 전송 상태에 있을 수 있습니다. 따라서 전송 회로는 활성화 신호로 제어되어야 합니다.

RS-485의 특징은 무엇입니까?

RS-485는 다점 상호 연결을 용이하게 하여 많은 신호 회선을 절약할 수 있습니다. RS-485는 네트워크를 구성하여 분산 시스템을 구축할 수 있으며, 최대 32개의 드라이버와 32개의 수신기를 병렬로 연결할 수 있습니다. RS-232의 단점을 해결한 새로운 RS-485 표준은 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.

• 전기적 특성 : 논리 "1"은 두 전선 사이의 전압 차이 +2V ~ +6V로 표현되고, 논리 "0"은 -6V ~ -2V로 표현됩니다. 인터페이스 신호 레벨은 RS-232-C보다 낮아 인터페이스 회로 칩 손상 가능성이 낮습니다. 이 레벨은 TTL 레벨과 호환되며 TTL 회로에 쉽게 연결할 수 있습니다.

• 최대 데이터 전송 속도 : 10Mbps

• 잡음 내성 : RS-485 인터페이스는 균형형 드라이버와 차동 수신기를 결합하여 강력한 공통 모드 간섭 제거 기능과 우수한 잡음 내성을 제공합니다.

• 최대 전송 거리 : RS-485 인터페이스의 최대 전송 거리는 4,000피트(약 1,219미터)이며, 최대 3,000미터까지 도달할 수 있습니다.

• 멀티드롭 기능 : RS-232-C 인터페이스는 버스에 하나의 트랜시버만 허용합니다(싱글드롭 기능). 반면, RS-485 인터페이스는 버스에 최대 128개의 트랜시버를 허용합니다(멀티드롭 기능). 단일 RS-485 인터페이스를 사용하면 사용자 장치 네트워크를 빠르게 구축할 수 있습니다.

RS-422란 무엇인가요?

RS-422 표준의 정식 명칭은 "평형 전압 디지털 인터페이스 회로의 전기적 특성"으로, 인터페이스 회로의 특성을 정의합니다. 이 표준에는 신호 접지가 포함되어 있어 총 5개의 전선이 사용됩니다.

수신기는 높은 입력 임피던스를 사용하고 송신 드라이버는 RS232보다 강력한 구동 성능을 가지고 있기 때문에 최대 10개 노드까지 여러 개의 수신 노드를 동일한 전송 라인에 연결할 수 있습니다.

마스터 장치(Master)는 하나이고 나머지는 슬레이브 장치(Slave)입니다. 슬레이브 장치는 서로 통신할 수 없으므로 RS-422는 점 대 다점 양방향 통신을 지원합니다. 수신기 입력 임피던스는 4kΩ이므로 송신단의 최대 부하 용량은 10×4kΩ + 100Ω(종단 저항)입니다.

RS-422의 특징은 무엇입니까?

RS-422 4선 인터페이스는 별도의 송수신 채널을 사용하므로 데이터 방향을 제어할 필요가 없습니다. 장치 간의 필요한 핸드셰이킹은 소프트웨어(XON/XOFF 핸드셰이킹) 또는 하드웨어(별도의 트위스트 페어 케이블 사용)로 구현할 수 있습니다.

• RS-422의 최대 전송 거리는 4,000피트(약 1,219미터)이고, 최대 전송 속도는 10Mb/s입니다.

• 평형 트위스트 페어의 길이는 전송 속도에 반비례합니다. 최대 전송 거리는 100kb/s 미만의 속도에서만 가능합니다. 가장 높은 전송 속도는 매우 짧은 거리에서만 달성할 수 있습니다. 일반적으로 100m 길이의 트위스트 페어에서 달성 가능한 최대 전송 속도는 1Mb/s에 불과합니다.

• RS-422에는 종단 저항이 필요하며, 이 저항의 저항은 전송 케이블의 특성 임피던스와 거의 같아야 합니다. 단거리 전송(일반적으로 300m 미만)에는 종단이 필요하지 않습니다. 종단 저항은 전송 케이블의 반대쪽에 연결됩니다.

RS-422와 RS-485, 차이점은 무엇인가요?

RS-422와 RS-485 회로는 동일한 원리로 작동합니다. 두 방식 모두 차동 방식으로 송수신하며 디지털 접지가 필요하지 않습니다. 차동 방식은 동일한 데이터 전송 속도로 장거리 전송을 가능하게 하는 근본적인 이유입니다.

이것이 RS-422/RS-485와 RS232의 진정한 차이점입니다. RS232는 단일 종단 입출력 방식이기 때문에 이중 통신을 위해서는 최소 세 개의 회선(디지털 접지, 전송선, 비동기 전송을 위한 수신선)이 필요하며, 동기화와 같은 기능을 위해 다른 제어 회선을 추가할 수 있습니다.

• RS-422는 두 쌍의 꼬인 전선을 사용하여 풀 듀플렉스(동시에 송수신) 방식으로 작동할 수 있습니다.

• RS-485는 반이중(동시에 송수신할 수 없음)으로만 작동할 수 있지만, 꼬인 전선 한 쌍만 필요합니다.

• RS-422와 RS-485 모두 19kbps 속도로 1200m까지 전송할 수 있습니다. 새로운 트랜시버를 사용하면 장치를 해당 회선에 연결할 수 있습니다.

RS-422의 전기적 성능은 RS-485와 동일합니다. 주요 차이점은 다음과 같습니다.

• RS-422는 네 개의 신호선을 가지고 있습니다. 두 개는 송신용(Y, Z)이고, 두 개는 수신용(A, B)입니다. RS-422는 수신과 송신이 분리되어 있기 때문에 동시에 수신하고 송신할 수 있습니다(전이중 방식).

• RS-485에는 두 개의 신호 라인이 있습니다. 전송과 수신은 공유됩니다.

RS-423이란 무엇인가요?

RS-423 또는 RS/EIA/TIA-423은 RS-232보다 우수한 특성을 가진 직렬 통신 표준입니다. RS-232와 유사한 불평형(단일 종단) 인터페이스를 정의하며, 단방향 전송 드라이버를 통해 최대 10개의 수신기 연결을 허용합니다. 일반적으로 DTE와 DCE 간의 직렬 이진 신호 교환을 위해 집적 회로 기술을 사용하여 구현됩니다.

• RS-422는 멀티드롭 연결을 지원하는 반면, RS-423은 지점 간 링크만 지원합니다.

• RS-422는 지능형 장치의 직접 연결을 위해 설계되었습니다.

• RS-423은 RS-232를 향상시키고 RS-422와 RS-232의 중개자 역할을 하도록 고안되었습니다.

RS-423과 RS-232는 모두 공통 접지 장치를 사용한다는 단점이 있는데, 이로 인해 통신 품질이 저하되고 통신 장애가 발생할 가능성이 있으며, 그 근본 원인을 파악하기 어려운 경우가 많습니다.

이러한 측면에서는 RS-422, RS-485, 그리고 꼬임쌍선 연결 기반의 이더넷이 우수합니다. RS-423은 단점으로 인해 업계에서 널리 사용되지 않습니다.

RS-232, RS-422, RS-485의 차이점은 무엇입니까?

• RS232는 전이중, RS485는 반이중, RS422는 전이중입니다.

• RS485와 RS232는 단지 물리적인 통신 프로토콜(인터페이스 표준)일 뿐입니다. RS485는 차등 전송 모드이고, RS232는 단일 종단 전송 모드이지만, 통신 소프트웨어는 크게 다르지 않습니다.

• PC에는 이미 RS232가 장착되어 있어 바로 사용할 수 있습니다. RS485 통신이 필요한 경우, RS232-RS485 변환기를 RS232 포트에 연결하기만 하면 됩니다. 소프트웨어 수정은 필요하지 않습니다.

RS232/RS422/RS485 인터페이스는 다르게 생겼나요?

• 일반적으로 DB9 인터페이스입니다. 다른 유형도 있고, RS232, RS422 또는 RS485인지 알아보려면 내부 배선을 확인해야 할 수도 있습니다.

• RS232는 표준 인터페이스인 D-초소형 9핀(DB9) 인터페이스입니다. 연결된 장치에 대한 인터페이스 신호 정의는 통합되어 있습니다. 신호 정의는 다음과 같습니다.
  (참고: 원문에는 핀아웃 정의 다이어그램이 포함되어 있었을 것으로 예상되었으나, 문서에는 포함되지 않았으므로 번역본에서는 구체적인 핀 정의를 생략했습니다.)

일반적으로 PC에는 기본적으로 RS232 인터페이스만 있으므로 PC 호스트 컴퓨터용 RS485 회로를 얻는 방법은 두 가지가 있습니다.

1. RS232/RS485 변환 회로를 사용하여 PC 직렬 포트의 RS232 신호를 RS485 신호로 변환합니다. 복잡한 산업 환경에서는 서지 보호 기능이 있는 절연 제품을 사용하는 것이 가장 좋습니다.

2. RS485 신호를 출력하는 확장 카드를 직접 선택할 수 있는 PCI 다중 직렬 포트 카드를 사용하세요.

컴퓨터는 RS232-RS485 변환기를 통해 여러 개의 485 장치(액세스 컨트롤러)에 연결하고 버스에서 장치를 폴링합니다.

배선 라벨은 485+와 485-로, 장치(컨트롤러)의 485+와 485- 연결에 해당합니다.

• 통신 거리

  가장 먼 장치(컨트롤러)와 컴퓨터 사이의 이론적인 최대 거리는 1,200m입니다. 800m 이내로 유지하는 것이 좋으며, 300m 이내가 가장 좋습니다.
  거리가 너무 멀다면 485 리피터(익스텐더)를 구매할 수 있습니다(전문 컨버터 제조업체에서 구매하세요. 리피터는 버스 중간이나 시작 부분에 설치됩니다. 제조업체 설명서를 참조하세요). 이론적으로 리피터는 최대 3,000m까지 거리를 연장할 수 있습니다.

• 하중 용량

  하나의 485 버스는 몇 개의 장치(컨트롤러)를 탑재할 수 있습니까? 이는 컨트롤러에 선택된 통신 칩과 485 컨버터의 통신 칩에 따라 달라집니다.
  일반적인 사양은 32, 64, 128, 256개입니다. 이는 이론적인 수치입니다. 실제 적용에서는 현장 환경, 통신 거리 및 기타 요인에 따라 실제 부하 수가 이 수치에 미치지 못할 수 있습니다. Weigeng의 컨트롤러와 컨버터는 256개 장치용으로 설계되었지만, 각 버스를 80개 이하로 제한하는 것이 좋습니다.
  485 통신 버스를 사용하십시오(반드시 꼬임선 또는 네트워크 케이블의 한 쌍을 사용해야 함). 일반 전선(꼬임선 아님)을 사용하는 경우 간섭이 심하고 통신이 불안정하며 완전히 고장날 수도 있습니다.
  각 컨트롤러 장치는 직렬로 데이지 체인 방식으로 연결해야 하며, 스타 연결이나 분기는 허용되지 않습니다. 스타 연결이나 분기가 있는 경우 간섭이 매우 심하고 통신 품질이 저하되며 전송이 실패할 수 있습니다.

컨트롤러 영역 네트워크(CAN)

CAN은 1980년대 보쉬(Bosch)가 도입한 차량용 네트워크 통신 프로토콜로, 자동차 및 산업 제어 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 이 프로토콜의 주요 특징은 다음과 같습니다.

• 전기적 특성 : CAN도 차동 신호를 사용합니다. 두 와이어(CAN_H와 CAN_L) 사이에 약 2V의 전압 차이가 있으면 논리 "열성"(논리 "1") 상태를 나타내고, 논리 "우성"(논리 "0") 상태는 0V에 가까운 전압 차이를 나타냅니다.

• 통신 모드 : 멀티 마스터 구조로 다중 지점 통신을 지원하고, 버스 충돌을 처리하기 위해 중재 메커니즘을 사용하며, 고속(CAN High Speed) 및 저속(CAN Low Speed) 모드를 모두 지원합니다.

• 전송 거리 : 올바른 배선 조건 하에서 CAN 버스의 전송 거리는 10km(고속 CAN) 또는 수 킬로미터(저속 CAN)에 달할 수 있습니다.

• 응용 분야 : 주로 차량 전자 시스템 및 산업 자동화 제어 시스템에 사용됩니다.

트랜지스터-트랜지스터 논리(TTL)

TTL은 통신 표준 그 자체라기보다는, 집적 회로 내부 또는 단거리 통신에 일반적으로 사용되는 논리 레벨 표준의 한 유형을 말합니다. 이 표준의 주요 특징은 다음과 같습니다.

• 전기적 특성 : TTL 레벨 신호는 일반적으로 논리 "1"이 약 +5V(일반적으로)이고 논리 "0"이 0V에 가까운 것으로 정의됩니다. 신호 진폭은 비교적 작습니다.

• 통신 모드 : TTL 레벨은 주로 UART, SPI, I²C 신호 전송 인터페이스와 같은 칩 수준 인터페이스에 사용됩니다.

• 전송 거리 : TTL 레벨 신호는 빠르게 감쇠되므로 장거리 전송에 적합하지 않으며 일반적으로 몇 센티미터에서 몇 미터 이내로 제한됩니다.

• 응용 분야 : TTL 레벨은 임베디드 시스템의 내부 통신과 컴퓨터 마더보드의 통합 회로 간 통신에 널리 사용됩니다.

자주 묻는 질문(FAQ)

UART란 무엇인가요?

UART는 Universal Asynchronous Receiver-Transmitter의 약자로, 직렬 데이터 전송을 구현하는 데 사용되는 직렬 포트 기술입니다. 통신을 위해 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환하고, 수신 측에서 사용할 수 있도록 직렬 데이터를 다시 병렬 데이터로 변환하는 회로입니다.

RS-485에서 공통 모드 간섭을 제거하는 방법은 무엇입니까?

공통 모드 간섭은 일반적으로 다음 방법을 통해 제거됩니다.

• 차폐된 꼬임 쌍 케이블을 사용하고 접지가 잘 되었는지 확인하세요.

• 강한 전기장이 있는 구역에서는 차폐를 위해 아연 도금 전선을 사용하는 것을 고려하세요.

• 고전압선에서 멀리 떨어진 곳에 배선을 설치하고, 고전압 전력선과 신호선을 절대 함께 묶지 마십시오.

• 전기 제어 잠금 장치와 같은 장치와 동일한 전원 공급 장치를 공유하지 마십시오.

• (선형 조정 전원 공급 장치 또는 고품질 스위칭 전원 공급 장치(리플 간섭 50mV 미만)를 사용하세요).

결론

RS232, RS422, RS423, RS485는 모두 본질적으로 물리 계층 프로토콜입니다. 이러한 프로토콜은 모두 직렬 통신 프로토콜이며, 널리 사용되는 장치 인터페이스입니다. 직렬 인터페이스는 전자 장치 및 임베디드 시스템에서 널리 사용되며, 주로 장치에서 원격으로 데이터를 수집하거나 원격 제어하는 ​​데 사용됩니다.

이러한 신호는 PC, 마이크로컨트롤러, 직렬 통신 프로토콜 또는 TTL 레벨 등 신호 전송 방식을 변경합니다. 이러한 신호를 RS232, RS422, RS423 또는 RS485 신호로 변환하려면 통신 변환 칩이 필요합니다.

 RS232, RS422, RS485 산업용 이더넷에 적합한 TTL 1x9 광 모듈 에 대해 자세히 알아보세요  .