RS232 핀아웃 및 사양

RS232 직렬 통신 프로토콜이란 무엇입니까?

RS-232는 60년대 초에 직렬 데이터 전송을 위해 도입된 표준으로, 다목적이고 조작 및 유지보수가 쉽고 접근성이 좋으며 폭넓게 지원되기 때문에 지금도 여전히 널리 사용되고 있습니다. 이는 신호 전송 속도, 전압 레벨, 케이블 길이, 타이밍 및 단락 동작과 같은 전기적 신호 특성뿐만 아니라, 인터페이스의 기계적 특성, 커넥터, 핀 배치 등도 포함하여 많은 다른 사항들을 정의합니다.

RS-232 표준에 따르면, 모든 데이터는 비트의 시간 순서열로 전송됩니다. PC의 경우 가장 일반적인 구성은 7비트 또는 8비트 패킷을 보내는 비동기 링크입니다. 그러나 이 표준은 동기 전송도 지원합니다.

RS232 전송 예제

모든 장점에도 불구하고 RS-232에는 거리 및 데이터 처리량 성능에 몇 가지 심각한 제한이 있으므로, 주요 적용 범위는 산업용 장비, 네트워킹 및 실험실 장비입니다.

RS-232의 주요 사양

작동 모드: 단일 종단
최대 케이블 길이: 15.24미터(50피트)
최대 데이터 처리량: 20kbps
최대 드라이버 출력 전압: +/-25V
최대 슬루율: 30V/uS
High Z 상태에서의 최대 드라이버 전류: 전원 꺼짐 시 +/-2V에서 +/-6mA
드라이버 부하 임피던스: 3000-7000옴
드라이버 출력 신호 레벨: +/-5V~+/-15V(부하 시) 또는 +/-25V(무부하 시)
수신기 입력 저항: 3000-7000옴
수신기 입력 전압 범위: +/-15V
수신기 입력 감도: +/-3V
한 라인에서의 드라이버 및 수신기 총 개수: 드라이버 1개 및 수신기 1개

RS232 표준 제한 사항

RS-232 직렬 포트의 알려진 문제점은 무엇인가요? 표준 COM 포트를 사용하면 반드시 처리해야 하는 여러 제한 사항이 따릅니다. 다음은 표준의 명백한 제한 사항입니다:

  • 큰 전압 스윙으로 인한 전력 소비 증가가 전원 공급 장치 설계에 큰 복잡성을 초래합니다.
  • 많은 장치가 흐름 제어를 위해 핸드셰이크 라인을 사용하지 않아 RS-232의 신뢰성이 떨어집니다.
  • 멀티드롭 연결 문제는 더 신뢰할 수 있는 대안으로 해결되었지만, 여전히 RS232 포트의 호환성과 속도 제한을 보완하지는 못합니다.
  • 주변 장치를 컴퓨터에 연결할 때마다 널 모뎀 또는 크로스오버 케이블이 필요합니다.
  • RS-232는 단일 종단 신호 방식에서 발생하는 문제를 해결하지 못합니다.

RS-232 커넥터

RS-232 장치는 각 신호를 송신하고 수신하는 데 사용되는 배선에 따라 회선 종단 장비(DCE) 또는 데이터 단말 장비(DTE)입니다.

데이터 통신 장비(DCE)

RS-232 표준에 따르면 DCE는 암 커넥터를, DTE는 수 커넥터를 의미합니다. 그러나 커넥터 성별/핀 정의 조합이 온갖 형태로 되어 있는 장치들도 있습니다. 예를 들어, 케이블 양쪽 끝에 수 커넥터가 달린 케이블과 함께 제공되기 위해 본체에 암 커넥터가 내장된 단말기는 RS-232 표준을 완전히 충족합니다.

C 개정판까지는 표준에서 D-서브미니어처 25핀 커넥터 사용을 권장하지만, D 개정판부터는 그것이 의무 사항입니다. 그 이유는 대부분의 장치가 표준에서 지정한 20개 신호를 모두 실제로 필요로 하지 않기 때문이며, RS-232 9핀 연결이 훨씬 저렴하고 공간을 거의 차지하지 않기 때문입니다. 더 컴팩트하고, 더 저렴합니다. 이 9핀 RS-232 커넥터는 개인용 컴퓨터와 유사한 기기에서 널리 사용됩니다.

DB25 커넥터

모든 25핀 D-서브 커넥터가 RS-232-C 규격을 준수하는 인터페이스를 갖추고 있는 것은 아니라는 점에 유의할 가치가 있습니다. 일부 PC 제조업체는 PC COM 포트 핀아웃의 특정 핀에 비표준 신호와 전압을 사용하기도 합니다. 예를 들어, 원래의 IBM PC에서는 암 D-서브 커넥터가 병렬 센트로닉스 프린터 포트에 사용되었습니다.

25핀 시리얼 핀아웃:

DB25 pinout scheme

핀 1: GND − 실드 접지.

핀 2: TxD → 송신 데이터. 데이터 단말에서 데이터 세트로 데이터를 전달합니다.

핀 3: RxD ← 수신 데이터. 데이터 세트에서 데이터 단말로 데이터를 전달합니다.

핀 4: RTS → 송신 요청. 데이터 단말이 데이터 세트에 데이터 전송 준비를 하라고 신호합니다.

핀 5: CTS ← 송신 가능. 데이터 세트가 데이터 단말에 데이터 수신 준비가 되었음을 신호합니다.

핀 6: DSR ← 데이터 세트 준비. DCE가 데이터를 수신하고 송신할 준비가 되었습니다.

핀 7: GND − 시스템 접지. 0V 기준.

핀 8: CD ← 캐리어 감지. 데이터 세트가 다른 장치의 감지된 캐리어에 대해 데이터 단말에 신호합니다.

핀 9: 예약됨

핀 10: 예약됨

핀 11: STF → 송신 채널 선택.

핀 12: S.CD ← 보조 캐리어 감지.

핀 13: S.CTS ← 보조 송신 가능.

핀 14: S.TXD → 보조 송신 데이터.

핀 15: TCK ← 전송 신호 요소 타이밍.

핀 16: S.RXD ← 보조 수신 데이터.

핀 17: RCK ← 수신기 신호 요소 타이밍.

핀 18: LL → 로컬 루프 제어.

핀 19: S.RTS → 보조 송신 요청

핀 20: DTR → Da 원격 루프 제어.

핀 22: RI ← 링 표시기. 데이터 세트가 감지된 벨 울림 상태에 대해 데이터 단말에 신호합니다.

핀 23: DSR → 데이터 신호 속도 선택기.

핀 24: XCK → 송신 신호 요소 타이밍.

핀 25: TI ← 테스트 표시기.

비동기 통신 중에는 RTS와 CTS가 세션 내내 계속 켜져 있습니다. 그러나 DTE가 멀티포인트 라인에 연결된 경우(반환 전화선 쌍을 공유하기 때문에) 한 번에 한 스테이션만 데이터를 전송하므로, RTS의 유일한 용도는 모뎀의 캐리어를 켜고 끄는 것입니다. 스테이션은 전송할 준비가 되면 RTS를 올립니다. 모뎀은 캐리어를 켜고, 안정화될 때까지(보통 몇 밀리초 걸립니다) 기다린 다음 CTS를 올립니다. CTS가 올라가 있는 동안 DTE가 전송합니다. 전송이 끝나면 스테이션이 RTS를 내리고, 그러면 모뎀이 CTS와 캐리어를 모두 내립니다.

COM 포트 핀아웃의 직렬 케이블 핀 15, 17, 24에 있는 모든 클록 신호는 동기 통신에만 사용됩니다. 클록은 DSU 또는 모뎀이 데이터 스트림에서 추출하거나, DSU가 추출하여 DTE로 보내 안정적인 클록 신호를 제공합니다. 수신 및 송신 클록 신호는 동일할 필요가 없으며 서로 다른 보드 레이트를 가질 수 있다는 점을 강조하는 것이 중요합니다.

9핀 RS-232 핀아웃

다음은 개인용 컴퓨터에서 사용되는 직렬 연결 핀아웃의 간소화된 버전, RS-232 9핀 핀아웃입니다.

9핀 RS232 수 및 암 커넥터

핀 1: DCD ← 데이터 캐리어 감지

핀 2: RxD ← 데이터 수신

핀 3: TxD → 데이터 송신

핀 4: DTR → 데이터 터미널 준비

핀 5: 0V/COM − 0V 또는 시스템 접지

핀 6: DSR ← 데이터 세트 준비

핀 7: RTS → 송신 요청

핀 8: CTS ← 송신 가능

핀 9: RI ← 링 표시

RS-232 신호

시스템 공통(전원/로직 접지)을 기준으로 RS232 시리얼 포트 핀아웃의 신호를 나타내는 전압 레벨입니다. 활성 상태(SPACE)의 신호 레벨은 공통에 대해 양(+)이고, 유휴 상태(MARK)의 신호 레벨은 공통에 대해 음(-)입니다. 통신 프로토콜은 RS-232에 의해 지정되어야 합니다. 또한 RS-232에는 (대부분의 경우) 모뎀과 함께 사용할 수 있는 여러 핸드셰이킹 라인이 있습니다.

RS-232 인터페이스는 DTE와 DCE가 동일한 접지를 공유하는 유사한 전기적 버스를 갖는다고 가정합니다. 분명히 DTE와 DCE 사이의 긴 라인에서는 이 가정이 완전히 틀릴 수 있습니다.

RS232 표준에서 지정하는 최대 개방회로 전압은 25 V이지만, 일반적으로 신호 레벨은 5 V, 10 V, 12 V 및 15 V입니다.

RS-232 표준에 따르면 모든 데이터는 바이폴라입니다. 대부분의 장비에서 ON 또는 0-상태(SPACE) 조건은 +3 V에서 +12 V 사이의 전압으로 표시되고, OFF 또는 1-상태(MARK) 조건은 -3 V에서 -12 V 사이의 전압으로 표시됩니다. 그러나 일부 장치는 어떤 음(-)의 레벨도 인식하지 않으며 OFF 상태에는 0 V만으로도 충분합니다. 그리고 때로는 더 작은 전압으로도 ON 상태를 달성하기에 충분할 수 있습니다. 따라서 RS-232 송신/수신을 위한 전체 범위를 상당히 줄일 수 있습니다.

출력 신호의 정상 전압은 +12 V에서 -12 V입니다. 또한 라인 노이즈 흡수를 위한 +3 V에서 -3 V 범위의 이른바 “데드 영역”이 있습니다. RS-232와 유사한 다른 시리얼 포트 핀아웃에서는 이 범위가 다를 수 있습니다(예: V.10 정의는 +0.3 V에서 -0.3 V의 데드 영역을 가짐). 상당수의 RS-232 수신기는 1 V, 또는 그보다 더 작은 차동도 쉽게 감지할 수 있습니다.

RS-232 케이블 사양

RS232 인터페이스

RS-232 표준에서는 케이블 길이 제한이 직접적으로 정의되어 있지 않으므로, 주요 결정 요인은 규격을 준수하는 구동 회로가 허용할 수 있는 최대 정전용량입니다. 일반적으로 임계 길이는 15m이며(또는 저정전용량 케이블만 사용한 경우 약 300m)입니다. 솔직히 말해, 더 긴 거리에서는 RS-232 표준이 고속 장거리 데이터 전송에 가장 좋은 선택지는 아닙니다.

모든 장치 제조사가 표준을 처음부터 끝까지 항상 준수하는 것은 아니라는 점을 염두에 두고, 문서를 충분히 검토하고 브레이크아웃 박스를 사용하여 새로운 연결을 매번 테스트하는 것이 좋습니다. 경우에 따라서는 시행착오 방법만이 각 장치 쌍을 연결하기 위한 올바른 케이블을 찾는 데 도움이 될 수 있습니다.

RS-232 표준에 따르면 DCE 장치는 각 커넥터에서 동일한 핀 번호를 갖는 케이블(“스트레이트 케이블”로 알려짐)을 통해 DTE에 연결되어야 합니다. 케이블/커넥터의 성별(젠더) 불일치는 젠더 체인저로 쉽게 해결할 수 있습니다. 또한 한쪽 끝에는 25핀 D-sub 커넥터가 있고 다른 쪽 끝에는 RS-232 9핀 커넥터가 있는 케이블도 일반적으로 사용됩니다. 8P8C 커넥터가 있는 장비에는 보통 DB-9 또는 DB-25가 달린 케이블이 제공됩니다. 일부는 유연성을 높이기 위해 교체 가능한 커넥터를 갖추고 있기도 합니다.

RS-232의 용량을 최대한 활용할 필요가 없다면 송신, 수신, 접지의 최소 3선 연결을 사용할 수 있습니다. 단방향 데이터 흐름의 경우 데이터와 접지의 2선 옵션이 있습니다. 그리고 양방향 하드웨어 제어 데이터 전송의 경우 최선의 대안은 5선 버전으로, 3선과 같지만 RTS 및 CTS 라인이 추가됩니다.

RS-232 데이터 흐름 다이어그램

RS-232 표준에 따르면 데이터는 다양한 방식으로 전송될 수 있습니다. 그러나 가장 일반적인 방식은 7~8비트 워드와 시작 비트, 정지 비트, 패리티 비트를 포함하는 패킷을 전송하는 것입니다. 아래의 다이어그램에서 볼 수 있듯이, 먼저 시작 비트(액티브 로우, +3 V ~ +15 V)가 오고, 그다음 데이터 비트가 이어지며, 그 뒤에 (프로토콜에서 요구하는 경우) 패리티 비트가 오고, 마지막으로 정지 비트(로직 하이를 만들기 위해 사용, -3 V ~ -15 V)가 옵니다.

RS232 데이터 흐름 다이어그램

RS232와 다른 표준 간의 관계

RS-232 규격을 준수하는 포트가 RS-422, RS-423, RS-449, RS-422, 423, RS-485 등과 같은 여러 다른 직렬 신호 표준으로 반드시 동작하는 것은 아닙니다. +5 및 0 전압에 가까운 TTL 레벨을 사용하는 GPS 수신기와 수심 측정기의 경우, 마크 레벨이 표준의 미정의 영역으로 이동합니다. 이런 환경에서 RS-232 표준을 사용하려면 전류 변환기가 필요합니다.

서로의 관계:

  • RS-422는 RS-232와 유사한 속도를 가지지만 신호 방식이 다릅니다
  • RS-423는 평형 신호 없이도 속도는 동일합니다
  • Rs-449는 폐기되었습니다


MIL-STD-188은 RS-232와 유사하지만, 더 나은 임피던스로 뛰어난 상승 시간 제어를 제공합니다. RS-232 장치를 버릴 생각이신가요? 그렇게 서두르지 마세요! 보시다시피 이 직렬 프로토콜은 USB로 완전히 대체되었다는 모든 주장에 계속 맞서고 있습니다. 현대 통신 시스템은 USB 같은 더 정교한 시스템을 필요로 하지만, 우리는 표준 직렬 포트를 계속 사용할 것입니다.

타사 애플리케이션은 RS-232 직렬 포트를 다루는 방식을 향상시키는 데 큰 역할을 해왔습니다. 예를 들어 Electronic Team에서 개발한 RS232 to Ethernet Connector가 있습니다. 사용자 가이드에서 흥미로운 사용 시나리오를 확인할 수 있습니다.

현대적 직렬 포트 사용 사례

직렬 포트는 화려하진 않지만, 전자 및 IT 분야에서 여전히 가장 신뢰할 수 있고 널리 사용되는 통신 방식 중 하나입니다.

산업용 시스템, 임베디드 장치 또는 네트워크 하드웨어를 다루고 있든, 직렬 포트 핀아웃을 이해하는 것은 여전히 유용한 기술입니다.

직렬 포트는 레거시 PC를 넘어 진화해 왔습니다.

1. USB-시리얼 통신

어댑터를 사용하면 최신 노트북을 직렬 장치에 쉽게 연결할 수 있습니다.

2. 가상 직렬 포트

가상 시리얼 포트 드라이버테스트를 위한 COM 포트 및 원격 통신을 에뮬레이션할 수 있습니다.

  • IoT 및 클라우드 연결 시스템에서 유용
  • 네트워크를 통한 포트 공유를 가능하게 함

3. 임베디드 개발

Serial은 여전히 다음을 위한 기본 디버깅 인터페이스입니다:

  • 마이크로컨트롤러
  • IoT 장치
  • 펌웨어 개발

4. 네트워크 장치 구성

많은 기업용 라우터와 스위치는 여전히 시리얼 콘솔 액세스에 의존합니다.

자주 묻는 질문

RS(권장 표준)는 60년대에 전자산업협회(EIA)가 모뎀과 컴퓨터 터미널 간의 통신을 용이하게 하기 위해 개발했습니다.

대부분의 산업 자동화 및 측량 실험실은 그 한계에도 불구하고 계속해서 시리얼 포트 기술을 사용하고 있습니다. Toshiba가 Tecra 개인용 컴퓨터에 DB-9M 커넥터를 다시 도입한 것은 이러한 표준이 당분간 계속 유지될 것임을 보여줍니다. 차이점이 있음에도 불구하고 USB와 RS-232 표준은 주요 운영 체제에서 대부분의 소프트웨어 프로그램을 지원합니다.