KR100291005B1 - 알에스-485 다중접속을 위한 팬-아웃확장회로 - Google Patents

알에스-485 다중접속을 위한 팬-아웃확장회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 RS-485 인터페이스에 관한 것으로, 특히 통신망에서 망관리시스템을 구성할 경우 하나의 주노드에 다수의 부노드를 확장 접속시키기 위한 장치에 관한 것이다.
본 발명은 알에스-485 다중접속을 위한 팬-아웃 확장회로에 있어서, 부노드의 식별번호를 이용한 폴링방식으로 각각의 부노드들과 통신을 제어하는 주노드와, 상기 주노드에 연결된 알에스-485 통신라인과 일측(주방향)이 접속되고, 타측(부방향)은 알에스-485 통신라인을 통해 부노드에 접속되고, 상기 주노드의 팬-아웃으로 최대 32개까지 접속가능하며, 주노드와 부노드의 데이터 통신시 데이터 송/수신 방향을 제어하는 라인제어유닛과, 상기 각 라인제어유닛의 타측과 알에스-485 통신라인을 통해 접속되고, 상기 라인제어유닛 각각의 팬-아웃으로 최대 32개까지 상기 라인제어유닛과 접속가능한 부노드로 구성되어 전체적으로 하나의 주노드에 다수의 부노드를 접속할 수 있도록 구성된다.

Description

알에스-485 다중접속을 위한 팬-아웃 확장회로{FAN-OUT EXPANSION CIRCUIT FOR MULTI-DROP CONNECTION WITH RS-485}
본 발명은 RS-485 인터페이스에 관한 것으로, 특히 통신망에서 망관리시스템을 구성할 경우 하나의 주노드(Master Node)에 다수의 부노드(Slave Node)를 확장 접속시키기 위한 장치에 관한 것이다.
RS-485는 2선식 차동(Differential) 드라이브 전송방식으로, 일반적으로 RS-485를 이용하여 통신망(또는 전송망)의 감시제어 시스템 설계시에는 도 1에서와 같이 주노드(Master Node)와 부노드(Slave Node)로 구성되는 다중 접속방식을 많이사용한다. 상기 주노드와 부노드간의 통신방식은 상대방 노드의 고유 ID번호(식별번호)를 이용하여 주노드에 의한 폴링(Polling)방식을 사용한다. 종래 RS-485 다중접속 방식은 하나의 RS-485 통신라인에 접속가능한 부노드, 즉 Fan-Out이 최대 32개까지 접속하여 사용하였으므로 주노드에서 32개의 부노드에 대하여 순차적으로 REQUEST와 RESPONSE를 주고받으며 감시제어를 수행하였다.
실제 RS-485 통신라인의 제어방법은 주노드와 부노드에서 인에이블(ENABLE) 신호를 하이(HIGH, "1") 또는 로우(LOW, "0") 상태로 제어하여 데이터를 송/수신하였다. 도 1을 통해 종래의 RS-485 다중접속 회로 구성도를 자세히 살펴보면;
먼저 하나의 주노드 10은 RS-485 통신라인 6을 통해 최대 32개의 부노드 20과 접속되어 있다. 또한 상기 주노드 10에는 드라이브와 리시버를 구비하며, 상기 각 부노드 20에도 리시버와 드라이브가 구비되어 있다. 주노드 10과 부노드 20간의 통신이 이루어질 때 상기 주노드 10을 중심으로 모든 통신이 이루어진다. 자세히 설명하면, 먼저 주노드 10의 인에이블(5)을 LOW 상태로 만든 다음 통신을 하고자 하는 부노드 20의 ID번호를 이용하여 데이터를 송신하고, 상기 데이터 송신이 완료되면 주노드의 인에이블(5)을 HIGH 상태로 만들어 드라이브를 HIGH IMPEDANCE 상태로 만든다. 동시에 각 부노드 20에서는 주노드 10으로부터 데이터를 수신하고 자기 ID번호에 해당하는 REQUEST 데이터이면 해당 부노드의 인에이블(7, 8, 9)을 LOW 상태로 만든 다음 RESPONSE 데이터를 주노드 10으로 송신하고 데이터 송신이 완료되면 부노드의 인에이블(7, 8, 9)을 HIGH 상태로 만들어 드라이브를 HIGH IMPEDANCE 상태로 만든다. 이와 같은 방법으로 상기 주노드 10은 순차적으로 모든 부노드 20과 통신을 수행하게 된다.
하지만 종래 RS-485 다중접속 방식은 하나의 RS-485 통신라인에 접속가능한 부노드, 즉 Fan-Out이 최대 32개까지밖에 접속할 수 없어 현실적으로 수백 ~ 수천 개의 노드로 구성되는 방대한 통신망의 감시제어망을 구성할 수 없었다. 따라서 상기 문제를 해결하기 위하여 Fan-Out 확장이 필수적으로 필요하게 되었다.
따라서 본 발명의 목적은 RS-485를 이용한 중앙집중식 통신망 관리시스템 설계시 필수적으로 요구되는 주노드와 부노드간 1:N(수백~수천)의 다중접속을 위한 팬아웃 확장회로를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 알에스-485 다중접속을 위한 팬-아웃 확장회로에 있어서, 부노드의 식별번호를 이용한 폴링방식으로 각각의 부노드들과 통신을 제어하는 주노드와, 상기 주노드에 연결된 알에스-485 통신라인과 일측(주방향)이 접속되고, 타측(부방향)은 알에스-485 통신라인을 통해 부노드에 접속되고, 상기 주노드의 팬-아웃으로 최대 32개까지 접속가능하며, 주노드와 부노드의 데이터 통신시 데이터 송/수신 방향을 제어하는 라인제어유닛과, 상기 각 라인제어유닛의 타측과 알에스-485 통신라인을 통해 접속되고, 상기 라인제어유닛 각각의 팬-아웃으로 최대 32개까지 상기 라인제어유닛과 접속가능한 부노드로 구성되어 전체적으로 하나의 주노드에 다수의 부노드를 접속할 수 있도록 구성됨을 특징으로 한다.
도 1은 종래 RS-485 다중접속 회로 구성도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 RS-485 다중접속을 위한 팬-아웃 확장회로구성도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 라인제어유닛(LCU)의 회로구성도
이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서 구체적인 처리흐름과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있다. 이들 특정 상세들 없이 본 발명이 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 RS-485를 이용한 중앙집중식 통신망 관리시스템 설계시 필수적으로 요구되는 주노드와 부노드간 1:N(수백~수천)의 다중접속을 위한 팬아웃 확장회로를 도 2 및 도 3을 통해 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 RS-485 다중접속을 위한 팬-아웃 확장회로구성도로서, 하나의 주노드 100에 최대 1024개의 Fan-Out인 부노드 300을 접속하였다. 하나의 주노드 100으로부터의 path는 주노드 100 → RS-485 통신라인 112 → LCU(Line Control Unit: 라인제어유닛) 200 → RS-485 통신라인 116 → 부노드 300 32개로 구성하여 하나의 주노드 100에 이와 같은 path를 32 path까지 접속하여 확장 구성한다. 즉, 하나의 RS-485 통신라인 112에 LCU 200을 최대 32개까지 접속하고, 다시 하나의 LCU 200에 RS-485 통신라인 116을 통해 최대 32개의 부노드 300을 접속하도록 하여 본 발명에 따른 하나의 주노드 100에 접속할 수 있는 최대 부노드 300 수는 1024개가 된다. 도 2에 도시한 LCU 200의 내부회로 구성을 도 3에 도시하였다. 도 3을 통해 라인제어유닛(LCU)의 회로구성도를 설명하면;
상기 LCU 200은 크게 주방향(Master Side) 회로부와 부방향(Slave Side) 회로부로 구성된다.
상기 주방향(Master Side) 회로부는 송/수신 접속라인(TxRxD+/TxRxD-) 221과, 종단저항(R1), 리시버(RS-485 Receiver) 222, 드라이브(RS-485 Drive) 223으로 구성된다.
상기 부방향(Slave Side) 회로부는 드라이브(RS-485 Drive) 226과, 리시버(RS-485 Receiver) 227, 종단저항(R4, R5), 송/수신 접속라인(TxRxD+/TxRxD-) 228로 구성된다.
또한 각 방향의 송/수신 접속라인(221, 228)으로부터 송/수신되는 데이터 신호를 안전하게 유지하고 복원하기 위한 회로(R2, R3, 224)와 데이터 송/수신 방향을 제어하기 위한 회로(229, 225)로 구성된다.
상기 주방향과 부방향의 송/수신 접속라인(221, 228)은 각각 2개의 라인만으로 통신이 이루어지도록 구성된다. 그리고 주방향 및 부방향의 종단저항은 라인 임피던스 정합용으로 사용된다.
상술한 도 2 및 도 3을 참조하여 RS-485 다중접속을 위한 팬-아웃 확장회로 및 동작을 설명한다.
주노드 100과 부노드 300간의 통신방식은 상대방 노드의 고유 ID번호(식별번호)를 이용하여 주노드 100에 의한 폴링(Polling)방식을 사용한다.
따라서 주노드 100에서 최대 1024개의 부노드 300에 대하여 순차적으로Request와 Response를 주고받으며 감시제어를 수행한다. 실제 RS-485 통신라인(112, 116)의 제어방법은 상기 주노드 100에서는 인에이블(ENABLE) 111을 사용하여 제어하고, 상기 부노드 300에서는 인에이블 117을 사용하여 하이(HIGH, "1") 또는 로우(LOW, "0") 상태로 제어하여 데이터를 송/수신한다.
도 2에서 주노드 100과 부노드 300이 통신을 수행할 때 상기 주노드 100을 중심으로 모든 통신이 이루어진다. 자세히 설명하면, 먼저 주노드 100에서 송신할 때는 인에이블(111)을 LOW 상태로 만든 다음 통신을 하고자 하는 부노드 300의 ID번호를 이용하여 데이터를 송신하고, 상기 데이터 송신이 완료되면 주노드 100의 인에이블(111)을 HIGH 상태로 만들어 주노드 100의 드라이브를 HIGH IMPEDANCE 상태로 만든다. 이때, 각 부노드 300에서는 인에이블(117)을 HIGH 상태로 유지하여 데이터를 수신하고 자기 ID번호에 해당하는 REQUEST 데이터이면 해당 부노드의 인에이블(117)을 LOW 상태로 만든 다음, RESPONSE 데이터를 주노드 100으로 송신하고 데이터 송신이 완료되면 상기 부노드의 인에이블(117)을 HIGH 상태로 만들어 상기 부노드의 드라이브를 HIGH IMPEDANCE 상태로 만든다. 이때 상기 주노드 100과부노드 300 사이의 송/수신 방향제어는 도 2 및 도 3을 통해 설명한 바와 같이 송/수신 방향제어회로(225, 229)를 이용하여 이루어진다. 즉, 주노드 100에서 부노드 300으로 데이터를 송신할 때는/Ed 라인(229, 117)을 High 상태로 유지하면 리시버 222와 드라이브 226이 Active 상태가 되게 하고, 반대로 부노드 300에서 주노드 100으로 데이터를 송신할 때는/Ed 라인(229, 117)을 Low 상태로 유지하면 리시버 227과 드라이버 223이 Active 상태가 되게 하여 송/수신 방향을 제어할 수 있다. 이와 같은 방법으로 상기 주노드 100은 순차적으로 모든 부노드 200과 통신을 수행하게 된다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 RS-485를 이용한 통신망(전송망)의 감시제어 시스템 구성시 현실적으로 통신망에 존재하는 수백 ~ 수천 개의 부노드를 팬-아웃 확장회로 라인제어유닛을 사용하여 주노드에 계층적으로 접속할 수 있도록 함으로써 다양한 통신망(전송망)에 대한 감시제어시스템을 적은 비용으로 쉽게 설계할 수 있는 이점을 가진다.

Claims (6)

  1. 알에스-485 다중접속을 위한 팬-아웃 확장회로에 있어서,
    부노드의 식별번호를 이용한 폴링방식으로 각각의 부노드들과 통신을 제어하는 주노드와,
    상기 주노드에 연결된 알에스-485 통신라인과 일측(주방향)이 접속되고, 타측(부방향)은 알에스-485 통신라인을 통해 부노드에 접속되고, 상기 주노드의 팬-아웃으로 최대 32개까지 접속가능하며, 주노드와 부노드의 데이터 통신시 데이터 송/수신 방향을 제어하는 라인제어유닛과,
    상기 각 라인제어유닛의 타측과 알에스-485 통신라인을 통해 접속되고, 상기 라인제어유닛 각각의 팬-아웃으로 최대 32개까지 상기 라인제어유닛과 접속가능한 부노드로 구성되어 전체적으로 하나의 주노드에 다수의 부노드를 접속할 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 팬-아웃 확장회로.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 주노드는 팬-아웃으로 최대 1024개의 부노드와 접속가능함을 특징으로 하는 팬-아웃 확장회로.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 라인제어유닛은;
    일측에 주방향인 송/수신 접속라인, 종단저항, 리시버 및 드라이브로 구성되며,
    타측에 부방향인 드라이브 및 리시버, 종단저항, 송/수신 접속라인으로 구성되며,
    상기 각 방향의 송/수신 접속라인으로부터 송/수신되는 데이터신호를 안전하게 유지하고 복원하기 위한 회로와,
    상기 데이터 신호 송/수신 방향을 제어하기 위한 회로로 구성된 팬-아웃 확장회로.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 데이터 신호 송/수신 방향을 제어하기 위한 회로는 인에이블 신호를 이용하여 방향을 제어함을 특징으로 하는 팬-아웃 확장회로.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 송/수신 접속라인은 각각 1라인으로 구성되어 2라인만으로 통신이 이루어지도록 구성한 팬-아웃 확장회로.
  6. 알에스-485 다중접속을 위한 팬-아웃 확장회로에 있어서,
    하나의 주노드에 부노드를 확장 접속하기 위해 상기 주노드에 연결된 알에스-485 통신라인과 일측(주방향)이 접속되고, 타측(부방향)은 알에스-485 통신라인을 통해 부노드에 접속되며, 상기 주방향 및 부방향 각각에 송/수신 접속라인, 종단저항, 리시버 및 드라이브로 구성되며, 상기 각 방향의 송/수신 접속라인으로부터 송/수신되는 데이터신호를 복원하기 위한 회로와, 상기 데이터 신호 송/수신 방향을 제어하기 위한 회로로 구성되어 주노드와 부노드의 통신시 인에이블 신호를 이용하여 데이터 송/수신 방향을 제어하는 라인제어유닛과, 하나의 라인제어유닛의 팬-아웃으로 최대 32개까지 부노드로 구성되어 하나의 주노드에 최대 1024개의 부노드를 접속할 수 있도록 구성된 팬-아웃 확장회로.
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