RS-232와 RS-485의 차이점

RS-232("RS"는 "Recommended Standard"의 약자)와 RS-485의 차이점에 대해 알아보겠습니다. 

 

 

 

 

 

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1. 포인트 투 포인트 vs. 멀티포인트

RS-232는 하나의 RS-232 장치가 다른 RS-232 장치 하나와만 통신할 수 있음을 의미하는 지점 간 사양입니다. 약간의 창의성을 발휘하면 RS-232를 두 개 이상의 장치가 공유하는 "멀티드롭" 네트워크로 전환할 수 있지만 표준 자체에는 이 기능이 포함되어 있지 않습니다.

 

 RS-485는 멀티포인트 사양이기 때문에 훨씬 더 유연합니다. 여러 RS-485 장치는 그림 1과 같이 특별한 수정이나 인터페이스 회로 없이 통신할 수 있습니다. RS-485 드라이버는 32개의 "단위 부하"를 유지할 수 있어야 하며, 이는 15kΩ 입력 임피던스를 가진 32개의 수신기를 의미합니다.

 

그림 1. 여러 트랜시버에서 사용하는 RS-485 버스의 주요 특성을 전달합니다

 

 

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2. 전압 레벨

RS-232 표준은 +25V 및 –25V의 로직 레벨을 지정했습니다. 이후 표준 개정을 통해 신호 스윙이 ±12V로 낮아졌다가 ±5V로 낮아졌습니다. RS-485의 전압 레벨은 훨씬 낮으며, 이는 두 표준 간의 가장 두드러진 차이점 중 하나입니다.

 

그림 2의 다이어그램은 로직 레벨 데이터 스트림과 동일한 데이터 스트림의 RS-232 버전을 보여줍니다. 전압 레벨 변환 외에도 극성이 반전됩니다. +5V 로직 하이는 –5V가 되고, 0V 로직 로우는 +5V가 됩니다.

 

 

그림 2.  로직 레벨 데이터(위)와 RS-232 라인 드라이버에 의해 생성된 해당 RS-232 신호(아래).

 

 

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1) 단일 종단 vs. 차동 신호

일반적인 로직 레벨 신호와 RS-232 신호는 단일 종단이며, 이는 하나의 정보 신호에 하나의 전기 신호가 필요하다는 것을 의미합니다. 전기 신호는 0V 접지 전위를 기준으로 합니다.

 

RS-485 신호는 차동이므로 하나의 정보 신호에는 두 개의 보완 전기 신호가 필요합니다. 수신기는 두 신호를 비교하여 정보를 추출합니다.

 

그림 3은 단일 종단 시그널링과 차동 시그널링의 차이점을 보여줍니다.

 

 

그림 3.   단일 종단 및 차동 신호

 

 

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RS-485 호환 드라이버에서 생성된 신호는 최소 차동 진폭이 1.5V입니다. RS-485 수신기의 최소 차동 감지 임계값은 200mV입니다. 이렇게 하면 신호가 송신기에서 수신기로 이동할 때 신호가 크게 저하되더라도 디지털 데이터를 안정적으로 감지할 수 있는 충분한 여유가 있습니다.

 

그림 4는 RS-485의 최소 드라이버 및 수신기 진폭을 시각적으로 나타낸 것이다. 

 

그림 4.   RS-485 드라이버 및 수신기의 최소 진폭.

 

 

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2) 시그널 스윙

RS-485 버스의 신호 스윙은 RS-232 인터페이스의 신호 스윙보다 훨씬 낮습니다. 이는 진폭이 작은 신호로 회로 설계를 단순화하고 효율성을 향상시킬 수 있기 때문에 RS-485의 중요한 이점입니다.

 

더 낮은 진폭은 차동 신호와 결합되기 때문에 EMI에 대한 장치의 민감도를 증가시키지 않습니다. 실제로 RS-485 통신은 RS-232 통신보다 더 강력합니다.

 

더 높은 데이터 속도는 더 작은 진폭 신호와 관련된 또 다른 이점입니다. RS-232의 최대 데이터 속도는 약 1Mbps입니다. 이론적으로 RS-485의 최대 속도는 10Mbps이며, 실제로는 그림 5에서 볼 수 있듯이 제한이 더 높습니다.

 

그림 5. RS-485의 최대 데이터 속도는 케이블 길이가 줄어들수록 증가합니다

 

 

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3. 신호 인코딩

RS-232는 직렬 통신을 위한 요구 사항은 다음과 같습니다. 

• 전기적 특성
• 신호 특성
• 연결 구성표
• 기계적 인터페이스

대조적으로 RS-485는 전기적 특성만 지정합니다.

이러한 표준 중 어느 것도 신호 인코딩 방법론을 정의하지 않습니다. 그러나 RS-232는 일반적으로 시작 및 정지 비트, 패리티 및 데이터 인코딩을 정의하는 UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) 신호 체계를 사용합니다. RS-485는 종종 UART도 사용합니다.

 

그림 6에서 볼 수 있듯이 1바이트의 UART 데이터에는 다음이 포함됩니다.

• 시작 비트
• 8개의 데이터 비트
• 정지 비트

 

그림 6. 1바이트의 UART 데이터

 

 

수신기가 송신기의 데이터 전송 속도 또는 전송 속도를 알고 있는 경우 내부 타이머를 사용하여 들어오는 데이터 비트를 올바르게 샘플링할 수 있습니다. UART 통신에는 이진 데이터 블록을 구성하기 위한 추가 신호가 필요하지 않습니다. 외부 클럭 신호도 필요하지 않으며, 전압 레벨은 동일한 전송 속도로 구성된 송신기와 수신기의 내부 타이머를 사용하여 생성 및 해석됩니다.

 

RS-232와 RS-485는 이름과 목적이 비슷하지만 사양과 구현 세부 사항에서 결정적인 차이가 있습니다. RS-485는 거의 모든 면에서 RS-232를 능가하는 성능 특성도 매우 다릅니다. RS-232는 특정 애플리케이션에 편리하고 만족스러운 인터페이스가 될 수 있지만 RS-485는 직렬 통신을 위한 우수하고 미래 지향적인 솔루션입니다.