KR20140114107A - 공통 통신포트로 ｒｓ-232ｃ와 ｒｓ-485 통신을 수행하는 시리얼 통신 장치 - Google Patents

공통 통신포트로 ｒｓ-232ｃ와 ｒｓ-485 통신을 수행하는 시리얼 통신 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시리얼 통신 장치에 관한 것으로서, RS-232C 통신과 RS-485 통신을 공통 통신포트를 통해 수행하여, 하드웨어나 단자의 배선을 변경하지 않고도 RS-232C와 RS-485 통신을 선택적으로 이용할 수 있도록 한다. 각 채널에 대응하여 구비되는 통신포트 변환수단은 해당 채널의 통신포트에 공통 연결되는 RS-232C 드라이버와 RS-485 드라이버, RS-232C 드라이버 또는 RS-485 드라이버를 통해 외부로부터 수신된 신호를 선택하는 스위칭부, RS-232C 드라이버를 활성화/비활성화 시키는 RS-232C 제어부, 및 RS-485 드라이버의 송수신 동작을 제어하는 RS-485 제어부를 포함하여 이루어진다.

Description

공통 통신포트로 ＲＳ-232Ｃ와 ＲＳ-485 통신을 수행하는 시리얼 통신 장치{Apparatus for RS-232C and RS-485 Serial Communication using Common Communication Port }
본 발명은 시리얼 통신 장치에 관한 것으로서, 특히 RS-232C 통신과 RS-485 통신을 공통 통신포트를 통해 수행하여, 외부 배선을 변경하지 않고도 두 방식에 의한 통신을 선택적으로 이용할 수 있도록 한다.
PLC(Programmable Logic Controller) 등 다양한 분야에서 시리얼(Serial) 통신이 사용되고 있으며, 일반적으로 시리얼 통신은 RS-232C나 RS-485 방식을 이용하여 이루어진다.
도 1은 RS-232C와 RS-485 채널을 하나씩 구비한 시리얼 통신 장치의 예를 보인 것으로서, MPU(11,Micro Processor Unit)의 내장 UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)와 RS-232C 드라이버(12), RS-485 드라이버(13)를 이용하여 외부 통신 기기와 통신하며, 송신제어신호가 하이(High) 상태인 경우 RS-485+와 RS-485- 신호를 출력 포트로 만들어 데이터를 송신하고, 로우(Low) 상태인 경우에는 입력 포트로 만들어 수신된 데이터를 MPU(11)로 전달한다.
즉, 채널 1은 RS-232C 드라이버(12)를 통해 RS-232C 레벨로 신호가 변환되어 RS-232C 통신을 수행하고, 채널 2는 RS-485 드라이버(13)를 통해 RS-485 레벨로 신호가 변환되어 RS-485 통신을 수행한다.
이때 RS-232C와 RS-485의 신호 레벨이 서로 다르기 때문에 채널 1은 RS-232C 방식으로만 통신이 가능하고, 채널 2는 RS-485 방식으로만 통신이 가능하다.
이와 같이 통신포트의 각 단자는 통신방식에 따라 역할이 고정되기 때문에 RS-232C와 RS-485 통신 채널이 하드웨어적으로 고정되며, 사용하는 통신방식에 따라 여러 종류의 통신 모듈이 필요하다.
또한, RS-232C 채널로 사용하는 채널을 RS-485 채널로 변경하거나, 또는 RS-485 채널로 사용하는 채널을 RS-232C 채널로 변경하기 위해서는 통신모듈의 종류를 변경하고 각 단자의 배선을 변경해야 하는 등 불편하고 번거로운 여러 문제점이 나타난다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 시리얼 통신 장치에서 RS-232C 채널과 RS-485 채널을 하드웨어나 단자의 배선 수정 없이도 변경할 수 있도록 하여, 더욱 편리하게 시리얼 통신을 이용할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 공통 통신포트로 RS-232C와 RS-485 통신을 수행하는 시리얼 통신 장치는, 하나 이상의 채널에 각각 대응하여 통신포트 변환수단을 구비하고, 상기 통신포트 변환수단을 통해 시리얼 통신을 수행한다.
상기 통신포트 변환수단은, RS-232C 통신방식에 따라 통신을 수행하는 RS-232C 드라이버; RS-485 통신방식에 따라 통신을 수행하는 RS-485 드라이버; 해당 채널의 선택신호에 따라, 상기 RS-232C 드라이버를 통해 외부로부터 수신된 신호와 상기 RS-485 드라이버를 통해 외부로부터 수신된 신호 중 하나를 선택하는 스위칭부; 상기 해당 채널의 선택신호에 따라 상기 RS-232C 드라이버를 활성화 또는 비활성화 시키는 RS-232C 제어부; 및 해당 채널의 송신제어신호에 따라 상기 RS-485 드라이버의 송수신 동작을 제어하는 RS-485 제어부를 포함하여 이루어진다.
특히, 상기 RS-232C 드라이버와 RS-485 드라이버는 해당 채널의 통신포트에 공통 연결된다.
상기 스위칭부는 상기 선택신호가 하이(High) 상태일 때 상기 RS-232C 드라이버를 통해 외부로부터 수신된 신호를 선택하고, 상기 선택신호가 로우(Low) 상태일 때 상기 RS-485 드라이버를 통해 외부로부터 수신된 신호를 선택하도록 구성될 수 있다.
상기 RS-232C 제어부는 상기 선택신호를 반전시켜 상기 RS-232C 드라이버의 활성화/비활성화 신호로 전달할 수 있다.
상기 RS-485 제어부는 상기 선택신호가 반전된 신호와 상기 송신제어신호를 논리곱 처리하여 상기 RS-485 드라이버로 전달할 수 있다.
본 발명에 따르면, 시리얼 통신 장치가 동일한 통신포트(단자)를 공통 사용하여 RS-232C와 RS-485 통신을 수행할 수 있다.
하드웨어나 단자의 배선을 수정하지 않고도 파라미터 설정만으로 통신채널을 RS-232C 또는 RS-485로 변경하여 사용할 수 있으므로, 더욱 편리하게 시리얼 통신을 처리할 수 있게 된다.
도 1은 RS-232C와 RS-485 통신 채널을 구비한 시리얼 통신 장치의 예,
도 2는 본 발명에 따른 시리얼 통신 장치의 일 실시예,
도 3은 통신포트 변환수단의 일 실시예,
도 4는 스위칭부에 관한 구체적인 실시예,
도 5는 도 4의 스위칭부의 동작을 설명하는 예,
도 6은 두 개의 채널을 구비한 시리얼 통신 장치의 실시예,
도 7은 도 6의 시리얼 통신 장치의 동작을 설명하는 예이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 공통 통신포트로 RS-232C와 RS-485 통신을 수행하는 시리얼 통신 장치(20: 이하, 시리얼 통신 장치라 한다)의 일 실시예를 보인 것으로서, 하나 이상의 채널에 각각 대응하여 통신포트 변환수단(22)을 구비하며, 통신포트 변환수단(22)을 통해 통신을 수행한다.
즉, 시리얼 통신 장치(20)가 n개의 채널을 구비한다면, 각 채널에 일대일 대응하여 n개의 통신포트 변환수단(22)이 구비된다.
시리얼 통신 장치(20)는 필요에 따라 다양하게 구성되어 RS-232C와 RS-485 통신방식에 따른 통신을 수행할 수 있으며, 일반적으로 시리얼 통신 장치(20)의 전반적인 동작은 MPU(21)를 통해 제어된다.
MPU(21)는 외부로 송신할 데이터를 통신포트 변환수단(22)으로 전달하고, 통신포트 변환수단(22)을 통해 외부로부터 수신된 데이터를 받아 처리하며, 설정된 파라미터에 따라 선택신호와 송신제어신호를 출력하여 통신포트 변환수단(22)의 동작을 제어한다.
도 3은 통신포트 변환수단(22)의 일 실시예를 보인 것으로서, RS-232C 통신방식에 따라 통신을 수행하는 RS-232C 드라이버(31)와, RS-485 통신방식에 따라 통신을 수행하는 RS-485 드라이버(32)를 포함한다.
이때 RS-232C 드라이버(31)와 RS-485 드라이버(32)는 해당 채널의 통신포트에 공통 연결된다. 통신포트의 단자를 공통적으로 이용하기 때문에 통신방식에 따라 배선을 변경할 필요가 없다.
스위칭부(33)는 해당 채널의 선택신호에 따라, RS-232C 드라이버(31)를 통해 외부로부터 수신된 신호와 RS-485 드라이버(32)를 통해 외부로부터 수신된 신호 중 하나를 선택하여 MPU(21)로 전달한다.
예컨대 스위칭부(33)는 선택신호가 하이(High) 상태일 때 RS-232C 드라이버(31)를 통해 외부로부터 수신된 신호를 선택하고, 선택신호가 로우(Low) 상태일 때는 RS-485 드라이버(32)를 통해 외부로부터 수신된 신호를 선택하여 MPU(21)로 전달할 수 있다.
도 4는 스위칭부(33)의 구체적인 실시예를 보인 것으로서, 스위칭부(33)의 각 단자 A, B, C는 각각 RS-232C 드라이버(31)의 수신 신호 출력단, RS-485 드라이버(32)의 수신 신호 출력단, MPU(21)의 수신 신호 입력단에 연결되며, 단자 D는 특별한 연결을 하지 않아도 된다.
선택신호는 제1 PMOS 소자(33-1), 제2 PMOS 소자(33-2), 제1 NMOS 소자(33-3), 제2 NMOS 소자(33-4)의 게이트 단에 공통 인가된다. 제1 PMOS 소자(33-1)의 드레인과 소스는 단자 A와 C에 연결되고, 제2 PMOS 소자(33-2)의 드레인과 소스는 단자 B와 D에 연결되며, 제1 NMOS 소자(33-3)의 드레인과 소스는 단자 B와 C에 연결되고, 제2 NMOS 소자(33-4)의 드레인과 소스는 단자 A와 D에 연결된다.
즉, 선택신호는 단자 A와 단자 B 중 어느 하나를 단자 C로 연결하여 MPU(21)와 연결되도록 한다.
도 5는 선택신호에 따른 각 단자의 연결 관계를 보인 것으로서, 선택신호가 하이 상태일 때 단자 A와 C가 연결되어, RS-232C 드라이버(31)를 통해 외부로부터 수신된 신호가 MPU(21)로 전달되며, 이 경우 단자 B의 RS-485 신호는 단자 D로 출력되어 버려진다.
선택신호가 로우 상태일 때는 RS-485 드라이버(32)를 통해 외부로부터 수신된 신호가 MPU(21)로 전달되는데, 이 경우 단자 A의 RS-232C 신호는 단자 D로 출력되어 버려진다.
이와 같이 RS-232C 드라이버(31) 또는 RS-485 드라이버(32)를 통해 수신된 신호 중 하나의 신호만 MPU(21)로 전달되고, 두 신호의 충돌은 발생하지 않는다.
도 3으로 돌아가서, RS-232C 제어부(34)는 해당 채널의 선택신호에 따라 RS-232C 드라이버(31)를 활성화 또는 비활성화시킨다.
RS-232C 드라이버(31)는 SD(Shut Down) 신호가 로우 상태일 때 활성화되어 RS-232C 통신을 수행하고, SD 신호가 하이 상태이면 비활성화될 수 있다.
이 경우 RS-232C 통신을 수행하기 위한 선택신호가 하이 신호라면, RS-232C 제어부(34)는 선택신호를 반전시켜 RS-232C 드라이버의 활성화/비활성화 신호(SD 신호)로 전달하는 인버터 소자를 이용하여 구성될 수 있다.
RS-485 제어부(35)는 해당 채널의 송신제어신호에 따라 RS-485 드라이버(32)를 제어한다.
예컨대 RS-485 드라이버(32)는 DE 신호가 로우 상태일 때 출력 포트를 하이 임피던스로 만들어 출력 동작을 차단하고, DE 신호가 하이 상태일 때 외부로부터 신호를 수신하도록 구성될 수 있다.
RS-485 수신 동작을 수행하기 위한 송신제어신호가 하이이고, 송신 동작을 수행하기 위한 송신제어신호가 로우라면, RS-485 제어부(35)는 선택신호가 반전된 신호와 송신제어신호를 논리곱(AND) 처리하여, RS-485 드라이버(32)로 전달하는 논리곱 소자를 이용하여 구성될 수 있다.
이와 같이 외부로 데이터를 출력하는 통신포트의 신호선(Tx)은 RS-232C 드라이버(31)와 RS-485 드라이버(32)의 출력단에 공통 연결되기 때문에 송신 신호가 충돌하지 않도록 해야 하며, RS-232C 통신과 RS-485 통신을 선택적으로 수행하기 위하여 선택신호와 송신제어신호를 연계시킬 수 있다.
도 6은 2개 채널을 갖는 시리얼 통신 장치의 예를 도시한 것으로서, 채널 1과 채널 2에 각각 대응하여 통신포트 변환수단(22-1,22-2)이 구비되며, MPU(21)는 각 채널에 대해 선택신호와 송신제어신호를 전달한다.
선택신호1이 하이 상태일 경우 RS-232C 드라이버(61-1)의 SD 신호는 로우 상태가 되므로, RS-232C 드라이버(61-1)는 정상 동작을 수행하고, 채널 1의 스위칭부(61-3)의 단자 A와 C가 연결된다.
선택신호1이 하이 상태일 경우 RS-485 드라이버(61-2)의 DE 신호는 항상 로우 상태이므로, RS-485 드라이버(61-2)의 출력은 차단된다.
즉, RS-232C 제어부의 역할을 수행하는 인버터 소자(61-4)의 출력은 논리곱 소자(61-5, RS-485 제어부의 역할을 수행)로 입력되므로, 송신제어신호1에 관계없이 DE 신호가 로우 상태로 되고, RS-485 드라이버(61-2)의 출력단은 하이 임피던스 상태가 되어 RS-232C 드라이버(61-1)를 통한 송신에 영향을 주지 않는다.
선택신호1이 로우 상태일 경우 RS-232C 드라이버(61-1)의 SD 신호는 하이 상태가 되므로, RS-232C 드라이버(61-1)는 비활성화 되고, 채널 1의 스위칭부(61-3)의 단자 B와 C가 연결된다.
선택신호1이 로우 상태일 경우, 송신제어신호1이 하이 상태이면 RS-485 드라이버(61-2)의 DE 신호는 하이 상태가 되어 RS-485 송신 동작이 이루어지게 되며, 송신제어신호1이 로우 상태이면 RS-485 드라이버(61-2)의 DE 신호는 로우 상태가 되어 RS-485 송신 동작은 차단되고 수신 동작만 가능하다.
즉, 선택신호1이 로우 상태일 경우, RS-485 드라이버(61-2)는 송신제어신호1이 로우 상태일 때는 수신 드라이버로 동작하고, 송신제어신호1이 하이 상태일 때는 송신 드라이버로 동작하게 된다.
선택신호2가 하이 상태일 경우 채널 2의 RS-232C 드라이버(62-1)의 SD 신호는 로우 상태가 되므로, RS-232C 드라이버(62-1)는 정상 동작을 수행하고, 채널 2의 스위칭부(61-3)의 단자 A와 C가 연결된다.
선택신호2가 하이 상태일 경우 RS-485 드라이버(62-2)의 DE 신호는 항상 로우 상태이므로, RS-485 드라이버(62-2)의 출력은 차단된다.
즉, RS-232C 제어부의 역할을 수행하는 인버터 소자(62-4)의 출력은 논리곱 소자(62-5, RS-485 제어부의 역할을 수행)로 입력되므로, 송신제어신호2에 관계없이 DE 신호가 로우 상태로 되고, RS-485 드라이버(62-2)의 출력단은 하이 임피던스 상태가 되어 RS-232C 드라이버(62-1)를 통한 송신에 영향을 주지 않는다.
선택신호2가 로우 상태일 경우 RS-232C 드라이버(62-1)의 SD 신호는 하이 상태가 되므로, RS-232C 드라이버(62-1)는 비활성화 되고, 채널 2의 스위칭부(62-3)의 단자 B와 C가 연결된다.
선택신호2가 로우 상태일 경우, 송신제어신호2가 하이 상태이면 RS-485 드라이버(62-2)의 DE 신호는 하이 상태가 되어 RS-485 송신 동작이 이루어지게 되며, 송신제어신호2가 로우 상태이면 RS-485 드라이버(62-2)의 DE 신호는 로우 상태가 되어 RS-485 송신 동작은 차단되고 수신 동작만 가능하다.
즉, 선택신호2가 로우 상태일 경우, 채널 2의 RS-485 드라이버(62-2)는 송신제어신호2가 로우 상태일 때는 수신 드라이버로 동작하고, 송신제어신호2가 하이 상태일 때는 송신 드라이버로 동작하게 된다.
도 7을 참조하여, 채널 1과 채널 2의 동작을 정리하기로 한다.
선택신호1, 선택신호2, 송신제어신호1, 송신제어신호2가 각각 하이, 하이, 로우, 로우 상태일 때는 채널 1과 채널 2는 모두 RS-232C 통신을 수행하게 된다.
선택신호1, 선택신호2, 송신제어신호1, 송신제어신호2가 각각 로우, 하이, 로우, 로우 상태일 때는 채널 1을 통해서는 RS-485 수신이 이루어지고, 채널 2를 통해서는 RS-232C 통신이 이루어진다.
선택신호1, 선택신호2, 송신제어신호1, 송신제어신호2가 각각 로우, 하이, 하이, 로우 상태일 때는 채널 1을 통해서는 RS-485 송신이 이루어지고, 채널 2를 통해서는 RS-232C 통신이 이루어진다.
선택신호1, 선택신호2, 송신제어신호1, 송신제어신호2가 각각 로우, 로우, 로우, 로우 상태일 때는 채널 1과 채널 2를 통해 모두 RS-485 수신이 이루어진다.
선택신호1, 선택신호2, 송신제어신호1, 송신제어신호2가 각각 로우, 로우, 하이, 하이 상태일 때는 채널 1과 채널 2를 통해 모두 RS-485 송신이 이루어진다.
상술한 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 다양하게 변형하여 실시할 수 있는 것임은 물론이다.
11,21: MPU
22,22-1,22-2: 통신포트 변환수단
12,31,61-1,62-1: RS-232C 드라이버
13,32,61-2,62-2: RS-485 드라이버
33,61-3,62-3: 스위칭부 33-1,33-2: PMOS
33-3,33-4: NMOS 34: RS-232C 제어부
35: RS-485 제어부 61-4,62-4: 인버터 소자
61-5,62-5: 논리곱 소자

Claims (4)

  1. 하나 이상의 채널에 각각 대응하여 통신포트 변환수단을 구비하고, 상기 통신포트 변환수단을 통해 시리얼 통신을 수행하는 시리얼 통신 장치로서,
    상기 통신포트 변환수단은,
    RS-232C 통신방식에 따라 통신을 수행하는 RS-232C 드라이버와, RS-485 통신방식에 따라 통신을 수행하는 RS-485 드라이버 -상기 RS-232C 드라이버와 RS-485 드라이버는 해당 채널의 통신포트에 공통 연결됨-;
    해당 채널의 선택신호에 따라, 상기 RS-232C 드라이버를 통해 외부로부터 수신된 신호와 상기 RS-485 드라이버를 통해 외부로부터 수신된 신호 중 하나를 선택하는 스위칭부;
    해당 채널의 선택신호에 따라 상기 RS-232C 드라이버를 활성화 또는 비활성화 시키는 RS-232C 제어부; 및
    해당 채널의 송신제어신호에 따라 상기 RS-485 드라이버의 송수신 동작을 제어하는 RS-485 제어부를 포함하는 공통 통신포트로 RS-232C와 RS-485 통신을 수행하는 시리얼 통신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭부는 상기 선택신호가 하이(High) 상태일 때 상기 RS-232C 드라이버를 통해 외부로부터 수신된 신호를 선택하고,
    상기 선택신호가 로우(Low) 상태일 때 상기 RS-485 드라이버를 통해 외부로부터 수신된 신호를 선택하는 것을 특징으로 하는 공통 통신포트로 RS-232C와 RS-485 통신을 수행하는 시리얼 통신 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 RS-232C 제어부는 상기 선택신호를 반전시켜 상기 RS-232C 드라이버의 활성화/비활성화 신호로 전달하는 것을 특징으로 하는 공통 통신포트로 RS-232C와 RS-485 통신을 수행하는 시리얼 통신 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 RS-485 제어부는 상기 선택신호가 반전된 신호와 상기 송신제어신호를 논리곱 처리하여 상기 RS-485 드라이버로 전달하는 것을 특징으로 하는 공통 통신포트로 RS-232C와 RS-485 통신을 수행하는 시리얼 통신 장치.
KR1020130028455A 2013-03-18 2013-03-18 공통 통신포트로 ｒｓ-232ｃ와 ｒｓ-485 통신을 수행하는 시리얼 통신 장치 KR101815333B1 (ko)

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