KR100676857B1 - 알에스485 프로토콜을 이용하는 통신장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 RS485를 이용하는 통신 장치에 관한 것이며, 특히 RS485의 변형 스타(star)형 배선 구조를 채택한 통신 장치에 관한 것이다. 본 발명은 RS485 통신을 이용하여 홈네트워킹 등을 구성할 때 종래의 데이지 체인 방식이 갖고 있는 문제점을 극복한 새로운 배선 방식을 도입한다. 그리하여, 본 발명을 이용하는 RS485 통신은 네트워크상의 한 장치가 고장을 일으키더라도 그 뒤에 연결되어 있는 나머지 장치들이 전혀 영향을 받지 않고 정상적으로 동작할 수 있으며, 또한 고장이 발생한 특정 장치를 쉽게 식별해 내는 것도 가능해 진다.

RS485, 스타형 배선, 홈네트워킹

Description

알에스485 프로토콜을 이용하는 통신장치{A COMMUNICATIONS DEVICE EMPLOYING RS485 PROTOCOL}

도 1은 홈네트워킹의 개념을 설명하기 위한 개념도.

도 2는 종래의 데이지 체인 방식을 이용하는 네트워크의 구성도.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 RS485의 변형 스타(star)형 배선 구조를 채택한 통신 장치의 구성도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 RS485의 변형 스타형 배선 구조를 채택한 통신 장치의 구성도.

본 발명은 RS485를 이용하는 통신 장치에 관한 것이며, 특히 RS485의 변형 스타(star)형 배선 구조를 채택한 통신 장치에 관한 것이다.

근래 들어, 홈네트워킹에 대한 관심이 고조되고 있다. 홈네트워킹은 도 1에 도시된 바와 같이, 인터넷에 연결되어 있는 하나의 홈서버에 가정 내에서 사용하는 여러 가전제품을 연결하여 중앙통제적인 하나의 시스템을 구축하는 것이다. 즉, 텔레비전, 전자렌지, 냉장고, 에어컨, 청소기, 세탁기, VCR, DVD 등을 네트워크로 연 결하여 사용자가 홈 서버를 통해 그들 각각의 동작을 원격 제어할 수 있도록 하는 것이다. 예를 들면, 사용자가 외출 중일 때라도 필요하면 인터넷이나 휴대전화를 통해 집에 있는 전자렌지를 가동시켜 조리를 하거나, 청소기를 가동시켜 청소를 할 수 있게 된다. 뿐만 아니라, 원격 검침도 가능해지며, 가스 누설이나 누전 발생시 자동으로 해당 전기회사나 소방서에 통보하는 것도 가능해 진다.

이와 같은 홈네트워킹이 가능하기 위해서는 여러 가전제품들을 연결하는 네트워크의 구성이 선결과제이다. 네트워크를 구성하는 여러 기술 중 한 가지가 시리얼 통신 기술을 이용하는 것이며, 그 중 가장 흔히 사용되는 것이 RS232이다. RS232 시리얼 통신은 1대1 통신 방식으로서, 통신을 하고자 하는 두 시스템 사이에 통신선을 설치한 후 그 두 시스템 사이에서만 통신이 가능하며, PC와 주변기기를 연결하는데 주로 사용된다. 따라서, 기존의 제어 시스템에 여분의 RS232 포트가 없거나 추가로 통신 보드를 설치할 수 없는 경우에는 새로 추가되는 시스템과의 데이터 교환이 불가능해지는 단점이 있다.

이상과 같은 RS232 시리얼 통신의 단점을 극복할 수 있는 다른 통신 프로토콜로 RS485를 들 수 있다. 1대1 통신 방식인 RS232 통신과는 달리, RS485 통신은 버스 방식이 적용가능하며 그리하여 하나의 버스에 여러개의 포트가 동시에 접속할 수 있음으로써, 1대N 통신이 가능해진다. 그리하여 RS485 통신 방식을 홈네트워킹에 적용하면, 하나의 버스에 여러 가전제품을 연결하여 중앙 서버에서 그것들을 제어하는 것이 가능해진다.

이러한 RS485 통신 방식에서 일반적인 배선 구조는 데이지 체인(Daisy Chain) 방식을 사용해 왔다. 데이지 체인은 도 2에 도시한 바와 같이, 중앙 서버와 주변 장치1을 직렬로 연결한 후 다시 장치1을 장치2와, 장치2를 장치3과 직렬로 연결하는 식으로 중앙 서버와 주변 장치들간의 네트워크를 구성하는 방식이며, 이때 데이터 전송은 중앙 서버 -> 장치1 -> 장치2 ... 등의 순서로 데이터의 전달이 이루어진다. RS485 통신이 일반적으로 데이지 체인을 사용하는 이유는 우선 RS485 통신이 해프-듀플렉스(half-duflex) 방식의 통신이기 때문이며, 또한 응답에 다른 재요청이 없는 프로토콜이기 때문이다.

이러한 데이지 체인 방식은 전류 손실이 적으므로 노이즈에 의한 영향이 작다는 장점과 함께 각각의 장치를 연결할 때 케이블의 길이를 줄일 수 있다는 장점 또한 있다. 반면에, 하나 이상의 장치가 정상적으로 동작하지 않게 되는 경우에, 이상이 발생한 장치의 위치를 찾기 어렵고 이상이 생긴 장치 이후의 모든 장치가 작동하지 않을 수 있다는 단점이 있다. 뿐만 아니라, 중간에 케이블이 빠지거나 끊어진 경우에 이를 발견하는 것에도 어려움이 따른다. 그러므로 데이지 체인 방식을 사용하는 RS485 통신을 그대로 홈네트워킹에 적용한다면 커다란 문제가 야기될 수 있다. 가령, "홈 서버 - 냉장고 - 전자렌지 - DVD - 세탁기 - ......"의 순서로 가정내 전자제품이 데이지 체인 방식으로 네트워크를 구성하고 있을 때, 만약 전자렌지가 고장이 나면 그 뒤에 연결되어 있는 DVD와 세탁기기 마저 제대로 제어할 수 없는 상황이 발생할 수 있는 것이다.

본 발명은 이상과 같은 데이지 체인 방식을 채택한 RS485 통신의 문제를 해 결하는 것을 일 목적으로 한다.

또한 본 발명은 RS485 프로토콜을 이용한 네트워크에서, 한 장치가 고장을 일으키더라도 그 뒤에 연결되어 있는 나머지 장치들이 전혀 영향을 받지 않고 정상적으로 동작할 수 있으며, 또한 고장이 발생한 특정 장치를 쉽게 식별해 내는 것을 가능하게 하는 통신장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 RS485 프로토콜을 이용하는 통신장치에 있어서, 다수개의 포트와, 상기 포트들을 직렬로 연결하는 버스를 포함하고, 상기 버스는 상기 통신장치 내에만 배치되며, 상기 포트의 각각은 분기선에 의해 외부 통신장치와 연결될 수 있으며, 상기 포트와 상기 외부 통신장치의 연결은 RS485 프로토콜을 이용하는 것을 일 특징으로 한다.

또한 본 발명은 RS485 프로토콜을 이용하는 통신장치에 있어서, 다수개의 포트와, 상기 포트들을 직렬로 연결하는 버스를 포함하고, 상기 버스는 상기 포트의 각각에서 상기 통신장치의 외부로 나왔다가 다시 들어가며, 상기 포트의 각각에서 외부에 배치된 버스는 분기선에 의해 외부 통신장치와 연결될 수 있고, 상기 버스와 분기선을 통한 상기 포트와 상기 외부 통신장치의 연결은 RS485 프로토콜을 이용하는 것을 다른 특징으로 한다.

본 발명을 이용하는 RS485 통신은 네트워크상의 한 장치가 고장을 일으키더라도 그 뒤에 연결되어 있는 나머지 장치들이 전혀 영향을 받지 않고 정상적으로 동작할 수 있으며, 또한 고장이 발생한 특정 장치를 쉽게 식별해 내는 것도 가능해 진다. 그리하여, RS485 통신을 이용하는 홈네트워킹에 본 발명을 적용하면, 설치가 용이하고 유지 보수가 간편한 홈네트워킹 시스템을 구축할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.

먼저 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 RS485의 변형 스타형 배선 구조를 채택한 통신 장치의 구성도이다. 메인 제어 유닛(10)은 물리적으로 16개의 포트(101~116)를 가지고 있으며, 각각의 포트들은 메인 제어 유닛(10) 내부에 있는 공통 버스(20)에 의해 서로 연결되어 있다. 각 포트에는 홈네트워크를 이루는 가정내의 다양한 가전제품들과 프로그래머블 스위치(Programmable Switch: PS) 등이 연결될 수 있다. 각각의 포트(101~116)와 그 포트에 접속되어 있는 가전제품 또는 프로그래머블 스위치는 분기선(201~216)에 의해 연결되며, 각각의 연결은 RS485 프로토콜을 이용한다.

도 3에서 메인 제어 유닛(10)은 전체 네트워크 시스템의 관리를 담당하며, 메인 제어 유닛(10)의 CPU(30)는 공통 버스(20)의 일단에 연결되며, 필요할 때마다 가전제품 또는 프로그래머블 스위치를 위한 제어 신호 및/또는 데이터를 버스(20)로 전송한다. 각 포트(101~116)에 연결되어 있는 가전제품 또는 프로그래머블 스위치들은 버스(20)에서 전송되고 있는 제어 신호 및/또는 데이터가 자신을 수신지로 하는 것으로 판정되면 그것을 수신하여 해당되는 동작을 수행한다.

도 3에 도시한 RS485의 변형 스타형 배선 구조는 외관상 스타형 구조로 보이지만 실제로는 버스 구조이다. 즉, 메인 제어 유닛(10)의 CPU(30)에서 전송된 명령 은 메인 제어 유닛 내의 버스(20)을 따라 이동하면서 해당 가전제품 또는 프로그래머블 스위치로 분기하는 구조를 취하고 있다.

본 발명에 따른 이상과 같은 구조는, 종래의 데이지 체인 방식과는 달리, 각 포트(101~116)에 연결되어 있는 각각의 가전제품 또는 프로그래머블 스위치 중의 어떤 것이 장애를 일으키더라도 전체 네트워크 시스템의 동작에는 큰 영향을 미치지 않는다. 즉, 예를 들면 포트 3(103)에 연결되어 있는 가전제품에 고장이 발생하여 제대로 동작하지 못하는 경우가 생겼다고 하더라도, 포트 3(103) 이후의 포트들(104~116)에 연결되어 있는 가전제품 또는 프로그래머블 스위치는 그 고장의 영향을 전혀 받지 않고 메인 제어 유닛(10)의 제어에 따라 정상적으로 동작할 수 있다.

또한 본 발명의 통신 장치에서는 종래의 데이지 체인 방식의 큰 문제점이었던 장애 장치 감지가 훨씬 용이해 진다. 즉, 메인 제어 유닛(10)의 각 포트(101~116) 마다 LED와 같은 표시장치를 설치하고, 각 포트(101~116)에 연결되어 있는 각각의 장치, 다시말해 가전제품 또는 프로그래머블 스위치로 메인 제어 유닛(10)의 CPU(30)로부터의 제어 명령 및/또는 데이터가 제대로 이동하면 LED가 점멸하게 함으로써, 만약 어떤 장치가 고장을 일으켰다면 해당 장치를 손쉽게 찾아낼 수 있다.

한편, 본 발명에서 제안한 통신 장치에서는 각각의 가전제품 또는 프로그래머블 스위치를 반드시 포트 1(101)부터 순서대로 연결할 필요도 없다. 도 3에 도시된 실시예에서 메인 제어 유닛(10)은 모두 16개의 포트를 가지고 있으나, 가령 한 가정내의 가전제품 또는 프로그래머블 스위치가 16개보다 적은 경우가 있을 수 있다. 이 경우, 사용자는 가전제품 또는 프로그래머블 스위치들을 임의의 아무 포트에나 연결하여 사용하면 되는 것이다. 즉, 포트 1(101)을 사용하지 않고 포트 2(102)에 하나의 가전제품을 연결하고, 다시 포트 3(103)과 포트 4(104)를 사용하지 않고 포트 5(105)에 또다른 가전제품을 연결하는 식으로 홈네트워크를 구축할 수 있다. 이렇듯 도 3에 도시되어 있는 본 발명의 일실시예에 따른 RS485의 변형 스타형 배선 구조를 채택한 통신 장치는 홈네트워크를 구성하는데 있어서 높은 유연성을 가질 수 있다.

도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 RS485의 변형 스타형 배선 구조를 채택한 통신 장치의 구성도를 도시하고 있다. 메인 제어 유닛(1010)은 물리적으로 16개의 포트(1101~1116)를 가지고 있다. 각 포트(1101~1116)에는 홈네트워크를 이루는 가정내의 다양한 가전제품들과 프로그래머블 스위치 등이 연결될 수 있다. 각각의 포트(1101~1116)와 그 포트에 접속되어 있는 가전제품 또는 프로그래머블 스위치는 버스(1020)에 의해 연결되며, 각각의 연결은 RS485 프로토콜을 이용한다.

도 3에 도시된 일실시예와 도 4에 도시된 실시예와의 가장 큰 차이는, 도 3의 일실시예에서는 버스(20)가 메인 제어 유닛(10)의 내부에만 존재하고, 도 4의 실시예에서는 버스(1020)가 메인 제어 유닛(1010)의 내부 -> 가전제품 또는 프로그래머블 스위치 -> 다시 메인 제어 유닛(1010)의 내부의 순서로 연결된다는 것이다. 이때 각 분기선(1201~1216)은 각각의 장치, 즉 가전제품 또는 프로그래머블 스위치를 통과해 가는 버스(1020)와 해당 장치의 CPU를 연결해 준다.

도 4에서 메인 제어 유닛(1010)은 전체 네트워크 시스템의 관리를 담당하며, 메인 제어 유닛(1010)의 CPU(1030)는 필요할 때마다 가전제품 또는 프로그래머블 스위치를 위한 제어 신호 및/또는 데이터를 버스(1020)로 전송한다. 각 포트(1101~1116)에 연결되어 있는 가전제품 또는 프로그래머블 스위치들은 버스(1020)에서 전송되고 있는 제어 신호 및/또는 데이터가 자신을 수신지로 하는 것으로 판정되면 그것을 수신하여 해당되는 동작을 수행한다.

도 4에 도시한 RS485의 변형 스타형 배선 구조는 외관상 스타형 구조로 보이지만 실제로는 버스 구조이다. 즉, 메인 제어 유닛(1010)의 CPU(1030)에서 전송된 명령은 버스(1020)을 따라 이동하면서 해당 가전제품 또는 프로그래머블 스위치로 분기하는 구조를 취하고 있다.

도 4에 도시된 본 발명에 따른 배선 구조는 각각의 포트(1101~1116)에 연결되어 있는 각 가전제품 또는 프로그래머블 스위치 중의 하나가 장애를 일으킬 경우, 그 뒤 포트들에 연결되어 있는 나머지 장치들이 작동하지 못한다는 점에서는 데이지 체인 방식과 유사하지만, 긴 버스(1020)에 비해 상대적으로 매우 짧은 분기선(1201~1216)을 갖기 때문에 각 분기 마다 전류 손실이 거의 없다는 장점을 지닌다.

반면에, 도 3에 도시된 RS485의 변형 스타형 배선 구조에서는 각각의 분기선(201~216)이 상대적으로 길어지기 때문에, 마지막 포트에서는 그 길이에 따라서 전류가 약해질 수도 있는 가능성이 있다. 그러나, 일반적으로 RS485 프로토콜은 약 1.5km의 유효 통신거리를 보장한다는 사실을 고려한다면, 일반적인 가정내에 서 홈네크워킹을 구축할 때 그 전체 길이는 1.5km를 초과하지 않을 것으로 예상되기 때문에 그와 같은 문제점은 그다지 발생하지 않을 것으로 생각된다.

이상에서 본 발명에 따른 RS485의 변형 스타형 배선 구조를 채택한 통신 장치에 대한 기술사상을 첨부된 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변형과 수정이 가능함은 명백한 사실이다.

본 발명을 이용하는 RS485 통신은 네트워크상의 한 장치가 고장을 일으키더라도 그 뒤에 연결되어 있는 나머지 장치들이 전혀 영향을 받지 않고 정상적으로 동작할 수 있으며, 또한 고장이 발생한 특정 장치를 쉽게 식별해 내는 것도 가능해 진다. 그리하여, RS485 통신을 이용하는 홈네트워킹에 본 발명을 적용하면, 설치가 용이하고 유지 보수가 간편한 홈네트워킹 시스템을 구축할 수 있다.

Claims (3)

1. RS485 프로토콜을 이용하는 통신장치에 있어서,

   다수개의 포트와,

   상기 포트들을 직렬로 연결하는 버스를 포함하고,

   상기 버스는 상기 통신장치 내에만 배치되며,

   상기 포트의 각각은 분기선에 의해 외부 통신장치와 연결될 수 있고,

   상기 포트와 상기 외부 통신장치의 연결은 RS485 프로토콜을 이용하며,

   외관상 스타형 구조를 지니는 것을 특징으로 하는 통신장치.
2. RS485 프로토콜을 이용하는 통신장치에 있어서,

   다수개의 포트와,

   상기 포트들을 직렬로 연결하는 버스를 포함하고,

   상기 버스는 상기 포트의 각각에서 상기 통신장치의 외부로 나왔다가 다시 들어가며,

   상기 포트의 각각에서 외부에 배치된 버스는 분기선에 의해 외부 통신장치와 연결될 수 있고,

   상기 버스와 분기선을 통한 상기 포트와 상기 외부 통신장치의 연결은 RS485 프로토콜을 이용하며,

   외관상 스타형 구조를 지니는 것을 특징으로 하는 통신장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 버스의 일단에 연결되며, 상기 버스로 제어신호 또는 데이터를 전송하는 제어부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 통신장치.

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