KR100689823B1

KR100689823B1 - 알에스-485통신 제어장치

Info

Publication number: KR100689823B1
Application number: KR1020060011979A
Authority: KR
Inventors: 이승문
Original assignee: (주)이에스텍
Priority date: 2006-02-08
Filing date: 2006-02-08
Publication date: 2007-03-08

Abstract

본 발명은 알에스-485(RS-485) 통신망을 이용하여 다중 송수신기의 구성을 갖는 시스템에 있어서, 데이터의 송수신시 발생할 수 있는 데이터의 충돌을 방지하고, 하나의 보드에서 발생되는 오동작으로 인하여 이때 발생되는 오류 (error)로 인한 시스템의 전체 통신망의 성능저하를 방지할 수 있도록 하는 RS-485통신 제어장치에 관한 것이다.

종래의 RS-485망 구현방식에서는 하나의 보드에서 오동작이 발생하게 될 경우 전체의 시스템에 영향을 발생시켜 다른 기기(다른 보드)의 통신을 방해하는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 고려하여 RS485 송수신기간의 통신을 수행함에 있어서, 송수신모드 제어라인을 체크하여 이상 여부를 판별하고, 에러를 해소하기 위한 강제 제어신호를 발생시켜 하이 홀트를 해소시켜 줄 수 있도록 함으로써, 통신 오류를 해소함은 물론, 다른 기기의 송수신기의 통신에 어떠한 영향도 미치지 않도록 하여, 안정된 시스템 통신 환경을 제공하고자 한 것이다.

RS-485, RS485, 직렬통신, 시리얼통신

Description

알에스-485통신 제어장치{RS-485 Communication Module}

도 1은 도 1은 종래 RS-485통신을 이용하는 마스터와 슬레이브간의 통신 IC간 구성 블록도.

도 2은 본 발명에 있어서, 모드 절환 제어부의 상세구성을 나타낸 회로도.

도 3는 본 발명에 있어서, 도 2의 각 부 전압 파형도.

도 4는 본 발명에 있어서, 하이 홀트가 발생할 경우에 도 2의 각 부 전압파형도.

마이크로프로세서가 주변장치를 통해서 외부와 정보를 교환하기 위한 방법으로는 병렬통신과 직렬통신 2가지로 나눌 수가 있다.

통상적으로 고속의 통신속도를 필요로 하여 한꺼번에 많은 정보를 처리할 수 있는 병렬통신 방식을 주로 쓴다.

이는 대량의 정보를 빠른시간에 한꺼번에 처리함으로써 컴퓨터의 성능을 향상 시킬 수가 있기 때문이다.

그러나 통신거리의 제한성, 구현상의 기술적인 어려움과 비용이 너무 고가여서, 그렇지만 모든 경우에 병렬통신 방식을 사용할 수는 없다.

이러한 이유로 어플리케이션 자체가 고속의 통신속도를 필요로 하지않는 경우 컴퓨터가 외부와의 통신을 할 때는 직렬통신 방식을 많이 사용한다.

직렬통신 방식이란 데이터비트를 1개의 비트단위로 외부로 송수신하는 방식으로써 구현하기가 쉽고, 전송거리가 길고, 기존의 통신선로(전화선등)를 쉽게 활용할 수가 있어 비용의 절감이 크다는 장점이 있다.

직렬통신의 대표적인 것으로 모뎀, LAN, RS232 및 X.25등이 있다.

하지만 크게 직렬통신을 구분하면 비동기식 방식과 동기식 방식 2가지로 나누어진다.

비동기식 통신콘트롤러를 일반적으로 UART(Universal Asynchronous Receiver/ Transmitter)라 부른다.

UART에서 나오는 신호는 보통 TTL신호레벨을 갖기 때문에 노이즈에 약하고 통신거리에 제약이 있다.

이러한 TTL신호를 입력받아 노이즈에 강하고 멀리갈 수 있게 해주는 인터페이스 IC를 LINE DRIVER/RECEIVER라 부르며 이중 대표적인 것이 RS422 및 RS485가 있다.

이들 인터페이스 방식의 특성은 아래 표에 나타나 있다.

Specification	RS232C	RS423	RS422	RS485
동작 모드	Single-Ended	Single-Ended	Differential	Differential
최대 Driver/ Receiver 수	1 Driver 1 Receiver	1 Driver 10 Receivers	1 Driver 32 Receivers	32 Drivers 32 Receivers
최대 통달거리	약 15 m	약 1.2 km	약 1.2 km	약 1.2 km
최고 통신속도	20 Kb/s	100 Kb/s	10 Mb/s	10 Mb/s
지원 전송방식	Full Duplex	Full Duplex	Full Duplex	Half Duplex
최대 출력전압	ㅁ25V	ㅁ6V	-0.25Vto+6V	-7V to +12V
최대 입력전압	ㅁ15V	ㅁ12V	-7V to +7V	-7V to +12V

위의 표 1에서 알 수 있듯이 RS-232와 RS-423(Single-Ended 통신방식) 통신방식은 RS422와 RS485에 비해서 통신속도가 늦고 통신거리가 짧은 단점이 있으나 동작모드에서 알 수 있듯이 하나의 신호전송에 하나의 전송선로가 필요하기 때문에 비용절감의 장점이 있다.(RS422인 경우 하나의 신호 전송에 2개의 전송선로가 필요함) 현재의 RS422 또는 RS485칩의 경우 위의 표에 나와있는 Driver와 Receiver의 수보다도 훨씬 많이 지원하고 있으며 RS485인 경우 최대 256의 노드를 갖는 칩도 있다.

이와 같은 RS485는 RS-422와 같은 계열인 규격으로, 상기 RS-423은 RS-422를 무종단, 불평형 전송으로 그레이드 다운(grade down)한 것으로서, 거리는 같지만 저속이고, RS-485는 RS-422를 업그레이드하여 32대 32까지의 다점 사이의 전송을 할 수 있도록 한 것이다.

상기와 같은 RS-485의 특성을 이용한 RS-485망을 구현하는 방법에 있어서, 종래에는 마스터 보드(Master Board), 슬레이브 보드(Slave Board) 각각에 송신부를 제어하는 제어장치를 구현하였으며, 상기 마스터 보드에서는 단순히 기준 클록(base clock)과 동기 클록(Synchronous clock)을 공급하고 각각의 보드의 제어장치에서 해당 보드의 송신 가능여부를 확인하여 제어신호를 발생시키도록 구성된다.

도 1은 종래 RS-485통신 모듈의 구성 블록도이다.

통신IC(1)는 송신라인(TX)을 통해 RS485 드라이버(2)에 데이터를 송신하고, 수신라인(RX)을 통해 RS485 드라이버(2)로부터 데이터를 수신한다.

이때 통신IC(1)에서는 송수신 모드를 지정하기 위하여 송수신모드 제어라인(TRX)을 통해 RS485드라이버(2)에 제어신호를 송신한다.

여기서, 제어라인(TRX)으로 부터 송수신 모드에 따라 하이/로우가 전환되어야 하나, 외부 노이즈나 프로그램 버그등에 의한 통신 IC, 예를 들어 MCU의 이상동작으로 제어라인(TRX)이 일정시간 이상 HIGH가 유지되는 홀트가 발생되는 경우가 있다. RS485통신중 하이 홀트가 발생되면 다른 기기의 통신을 발생하게 된다.

이와 같이 종래의 RS-485망 구현방식에서는 하나의 보드에서 오동작이 발생하게 될 경우 전체의 시스템에 영향을 발생시켜 다른 기기(다른 보드)의 통신을 방해하는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명의 목적은 이와 같은 문제점을 고려하여 RS485 송수신기간의 통신을 수행함에 있어서, 송수신모드 제어라인을 체크하여 이상 여부를 판별하고, 에러를 해소하기 위한 강제 제어신호를 발생시켜 하이 홀트를 해소시켜 줄 수 있게 함으로 써, 통신 오류를 해소함은 물론, 다른 기기의 송수신기의 통신에 어떠한 영향도 미치지 않도록 하여 안정된 시스템 통신 환경을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 통신 IC와 RS485 드라이버 사이에서 송수신 지속시간을 체크하여 하이홀트의 발생을 판단하고, 발생시 이를 강제 절환시킬 수 있는 강제절환부를 포함하는 신규한 RS485 통신모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 송수신모드의 지속시간을 기준시간과 비교하여 하이홀트의 발생을 판단하고, 발생시 이를 강제 절환할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 RS-485 통신망에서 하이홀트의 발생시, 하이홀트가 발생한 통신모듈을 지시하는 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 RS485 통신모듈은

통신IC(10);

RS485드라이버(20); 및

상기 통신 IC(10)와 RS485 드라이버(20) 사이에 연결되며, 상기 통신 IC(1)의 송수신 모드 절환 제어신호를 설정된 시간(T1)과 비교하여 하이 홀트의 발생을 판단하고, 하이홀트의 발생시 이를 강제 절환시키는 수단을 포함하는 송수신모드 강제절환부(30)

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 송수신모드 강제절환부(30)는 통신 IC(1)의 송수신 모드 제어 라인에 연결되어 통신IC(1)로부터 출력되는 송수신 모드 절환 제어신호를 체크하고, 소정의 설정된 시간(T1) 이상으로 하이 전압이 발생할 경우 하이홀트 상태로 판단하고, 하이홀트의 발생시 이를 로우 전압으로 강제 절환시키도록 구성된다.

본 발명은 일측면에 있어서,

통신 IC(10)로부터 송수신 절환신호를 입수하는 단계;

상기 송수신 절환신호의 지속 시간을 기준시간과 비교하여 하이홀트를 판단하는 단계; 및

상기 하이홀트의 발생시 상기 송수신 절환신호를 강제 절환시키는 단계;를 포함하는 RS485 통신 방법을 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 송수신모드절환부(30)는 모드 절환 제어신호(TRX)가 소정의 설정된 시간(T1)이상 하이를 유지할 경우 하이 홀트 전압으로 판단하여 모드 절환 제어신호(TRX)를 강제 절환시키도록 하는 것으로, 그 기준 시간(T1)은 통상의 모드 절환시간을 고려하여 결정할 수 있다.

도 2는 본 발명에 있어서, 송수신모드강제절환부(30)를 포함하는 상세구성을 나타낸 회로도이다.

송수신모드 강제 절환부(30)는 모드 절환 제어신호(TRX)를 강제 절환시키기 위한 기준 클록을 발생시키는 클록발생기(31)와, 클록발생기(31)의 발생되는 클록의 기준시간(T1)을 설정하기 위한 클록발생 기준주파수설정부(32)와, 클록발생기(31)의 리셋(reset) 전압을 공급하기 위한 리셋설정 저항(R1) 및 콘덴서(C1)와, 모 드 절환제어신호(TRX)와 클록발생기(31)의 출력 전압을 비교하여 강제절환신호를 슬레이브 보드(20)에 공급하기 위한 앤드게이트(33)와, 송수신모드 강제절환부(30)에 의해 모드 강제절환이 발생되면 점등되어 관리자에게 알리기 위한 발광다이오드(LED1)와, 모드 절환 제어신호(TRX)와 클록발생기(31)의 출력(반전)을 비교하여 모드 절환발생을 감지하여 발광다이오드(LED1)를 온 동작시키기 위한 앤드게이트(34)를 포함하여 구성된다.

상기 기준주파수설정부(32)는 기준주파수 설정용 전압을 클록발생기(31)에 공급하기 위한 저항(RX) 및 콘덴서(CX)를 포함하여 구성된다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.

통신IC(10)에서는 RS485드라이버(20)로 송수신 모드에 따라 모드 절환 제어신호(TRX)를 도 3의 (A)에서와 같이 출력한다.

이에 따라 송신모드시 송신라인(TX)을 통해 데이터를 송신하고, 수신라인(RX)을 통해 데이터를 수신받는다.

이때, 송수신 모드 강제절환부(30)에서는 출력되는 모드 절환 제어신호(TRX)를 감시하여 도 4의 (A)에서와 같이, 하이 상태를 유지하는 시간이 설정된 기준시간(T1) 이상일 경우 도 4의 (C)에서와 같이, 강제로 로우로 떨어뜨려 모드를 절환시킨다.

즉, 통신 오류로 인하여 하이 홀트 현상이 발생되면, 이를 강제로 로우로 떨어뜨려 해소하게 된다.

따라서 하이 홀트 현상으로 인하여 다른 슬레이브 보드나 통신라인에 영향을 미치지 않게 된다.

이를 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

정상시 도 3의 (A)에서와 같이 정상적인 모드 절환제어신호(TRX)가 클록발생기(31)로 입력된다.

이때 클록발생기(31)에는 저항(RX) 및 콘덴서(CX)에 의해 설정된 전압을 입력받아 도 3의 (B)에서와 같은 강제절환 기준전압을 출력하게 된다.

이후 앤드게이트(33)에서는 클록발생기(31)의 도 3의 (B)와 같은 강제 절환 기준전압과 도 3의 (A)와 같은 모드 절환제어신호(TRX)를 앤드연산하여 도 3의 (C)에서와 같은 모드 절환 제어신호(OUT)를 RS485드라이버(20)에 출력하게 된다.

이와 같은 정상적으로 동작하는 경우 앤드게이트(34)로는 클록발생기(31)의 반전출력(

)과 모드 절환 제어신호(IN)가 입력된다.

따라서 앤드게이트(34)의 앤드연산결과는 도 3의 (E)에서와 같이 로우상태를 유지하므로, 발광다이오드(LED1)은 동작하지 않고 점등된 상태를 유지하게 된다.

한편, 도 4는 비정상적인 하이 홀트가 발생될 때의 각 부 파형을 나타낸 도면으로, 도 4의 (A)에서와 같이, 모드 절환 제어신호(IN)가 일정시간 이상 하이가 유지되는 하이 홀트 전압이 발생되면, 이와 같은 전압이 앤드게이트(33)에 입력되고, 또 다른 입력으로 클록발생기(31)의 도 4의 (B)에서와 같은 전압이 된다.

따라서 앤드게이트(33)의 앤드 연산출력(OUT)은 도 4의 (C)에서와 같이 기준시간(T1)경과후 강제로 로우로 떨어지는, 클록발생기(31)에서 출력된 모드 강제절 환 제어용 전압과 동일한 전압파형으로 RS485드라이버(20)에 공급된다.

이때 도 3의 (A)에서와 같이 모드 절환용 제어신호(IN)가 하이 상태를 유지하므로, 앤드게이트(34)의 일부 입력으로는 하이가 공급되고, 또 하나의 입력으로 클록발생기(31)의 도 4의 (B)와 같은 전압이 입력되므로, 앤드게이트(34)의 앤드 연산출력은 도 4의 (E)에서와 같이, 하이가 된다.

따라서 발광다이오드(LED1)이 점등되어 하이 홀트가 발생하였음을 알리게 된다.

단순한 통신 오류가 아니라 통신IC(20)의 문제로 인한 것이라면 지속적으로 하이 홀트가 나타날 수 있으므로, 지속적으로 발광다이오드(LED1)가 발생하는 경우 해당하는 통신 IC(1)를 교체하거나 수리하면 될 것이다.

상기에서와 같은 송수신 모드강제절환부(30)는 마스터보드 뿐 아니라, 슬레이브보드 내의 송수신제어라인에 설치할 수 있다.

이상에서와 같은 본 발명은, RS485 통신모듈을 이용한 RS485 통신을 수행함에 있어서, 한 라이인에서 송수신 모드 지정 절환오류(하이 홀트현상)가 발생할 경우 이를 강제 절환하여 다른 라이엔 영향을 미치지 않도록 하는 것으로, 이를 적용하면, 다수의 슬레이브 보드 중 어느 하나가 통신 오류가 발생하더라도, 즉시 이를 해소할 수 있게 되므로써, 안정된 전체 통신시스템을 제공할 수 있게 된다.

Claims

통신IC(10);

RS485드라이버(20); 및

상기 통신 IC(10)와 RS485 드라이버(20) 사이의 송수신모드를 지정하기 위한 송수신 모드 제어 라인상에 연결되며, 상기 통신 IC(10)의 송수신 모드 절환 제어신호를 설정된 시간(T1)과 비교하여 하이 홀트의 발생을 판단하고, 하이홀트의 발생시 이를 강제 절환시키는 수단을 포함하는 송수신모드 강제절환부(30)

를 포함하는 RS485 통신모듈.
제1항에 있어서, 상기 송수신 모드 강제절환부는, 송수신 모드 강제절환이 발생되면 점등되어 관리자에게 알리기 위한 표시수단을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 RS485 통신모듈.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 송수신 모드 강제절환부는 모드 절환 제어신호(TRX)를 강제 절환시키기 위한 기준 클록을 발생시키는 클록발생기(31)와, 클록발생기(31)에서 발생되는 클록의 기준시간(T1)을 설정하기 위한 클록발생 기준주파수설정부(32)와, 클록발생기(31)의 리셋(reset) 전압을 공급하기 위한 리셋설정 저항(R1) 및 콘덴서(C1)와, 모드 절환제어신호(TRX)와 클록발생기(31)의 출력 전압을 비교하여 강제절환신호를 상기 RS485드라이버(20)에 공급하기 위한 앤드게이트 (33)와, 송수신 모드 강제절환부(30)에 의해 모드 강제절환이 발생되면 점등되어 관리자에게 알리기 위한 발광다이오드(LED1)와, 모드 절환 제어신호(TRX)와 클로발생기(31)의 출력(반전)을 비교하여 모드 절환발생을 감지하여 발광다이오드(LED1)를 온 동작시키기 위한 앤드게이트(34)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 RS485 통신모듈.
제3항에 있어서, 상기 기준주파수설정부(31)는 기준주파수 설정용 전압을 클록발생기(31)에 공급하기 위한 저항(RX) 및 콘덴서(CX)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 RS485 통신모듈.