시리얼(Serial) 통신의 개요 : 이더넷(Ethernet)과의 차이점 및 장단점

산업용 프로그램을 개발하다보면 시리얼(Serial)과 이더넷(Ethernet) 통신을 쓰는 경우가 많은데 각각의 개요와 차이점에 대해 알아둘 필요가 있다.

시리얼(Serial) 통신이란?

시리얼(Serial) 통신은 데이터를 비트 단위로 직렬화하여 전송하는 방식을 의미한다. 데이터 비트는 0과 1로 구성되며, 전송하는 장치(송신자)와 받는 장치(수신자) 간의 통신을 가능하게 한다. 시리얼 통신은 다양한 장치 간 데이터 통신에 사용 될 수 있는데 예를 들어, 컴퓨터와 주변 장치의 통신, 마이크로컨트롤러와 센서의 통신, 네트워크 장비 간의 통신 등에 사용될 수 있다. 시리얼 통신은 상대적으로 간단하고 저비용인 장점이 있으며, 주로 단일 장치 간의 직접적인 시리얼 케이블 연결 후 짧은 거리 통신에 사용된다.

시리얼 통신은 비동기(Asynchronous) 방식과 동기(Synchronous) 방식으로 나눌 수 있는데 비동기 시리얼 통신은 시작 비트, 데이터 비트, 패리티 비트, 정지 비트로 구성되는 프레임을 사용하여 데이터를 전송한다. 시작 비트는 데이터 전송의 시작을 나타내고, 데이터 비트는 실제 데이터를 나타낸다. 패리티 비트는 오류 검출을 위해 사용되며, 정지 비트는 프레임의 끝을 표시한다. 동기 시리얼 통신은 시작 비트와 정지 비트 없이 데이터 비트만을 사용하여 전송하며, 외부 클럭 신호를 사용하여 동기화된다.

시리얼 통신은 UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)나 RS-232(Recommended Standard 232)와 같은 하드웨어 인터페이스를 사용하여 구현될 수 있다.

UART

UART는 시리얼 통신을 위한 하드웨어 통신 인터페이스로, 주로 마이크로컨트롤러와 외부 장치 간의 통신에 사용된다. UART는 데이터를 비동기적으로 전송하는데 비동기적이라는 의미는 데이터 비트 사이에 타이밍 신호가 없다는 것을 의미한다. UART는 일반적으로 데이터 전송에 사용되는 비트 속도(Baud rate), 데이터 비트 수, 정지 비트 수, 패리티 비트 등과 같은 매개변수를 설정할 수 있다. 비트 속도는 데이터 전송 속도를 나타내며, 일반적으로 bps(초당 비트 수)로 표시된다.

RS-232

RS-232는 시리얼 통신을 위한 표준 인터페이스이다. 기존에는 컴퓨터와 주변 장치 간의 통신에 널리 사용되었고, RS-232는 전압 수준과 신호 선의 정의, 핀 배치 등을 규정하는 표준이다. RS-232 인터페이스는 일반적으로 9핀 또는 25핀 D-Sub 커넥터를 사용한다. 이들 커넥터는 데이터 전송을 위한 시리얼 포트에 연결된다. RS-232는 UART를 기반으로 하며, 데이터 비트, 정지 비트, 패리티 비트 등을 포함한 여러 매개변수를 설정할 수 있다.
RS-232는 노이즈에 강한 특징을 가지며, 긴 거리에서의 통신에 적합하다. 그러나 최근에는 USB(Universal Serial Bus) 인터페이스와 같은 다른 인터페이스도 많이 사용되고 있는 추세이다.

시리얼(Serial) 통신에 대해 요약하면, 시리얼 통신은 비트 단위로 데이터를 전송하는 방식으로 간단하고 저비용인 장점이 있다. UART 또는 RS-232와 같은 하드웨어 인터페이스를 사용하여 구현할 수 있고, 비동기 또는 동기 방식으로 동작한다. 시리얼 통신은 다양한 장치 간의 통신에 사용되며, 주로 짧은 거리 통신에 적합하다.

이더넷(Ethernet) 이란?

이더넷(Ethernet)은 시리얼(Serial)과는 다른 유선 네트워크 통신 방식이다. 이더넷은 유선 연결을 통해 컴퓨터를 네트워크에 연결하는 표준 방법을 제공한다. 흔히 이더넷이라고하면 인터넷과 동일시 하는 경우가 많은데 이더넷은 인터넷처럼 광범위한 WAN 네트워크가 아니라 랜선에 연결된 목적지로 통신을 하기 위한 기술이다. 주로 작은 지역으로 제한된 LAN에 사용된다. OSI(Open Systems Interconnection) 모델의 물리 계층과 데이터 링크 계층에서 작동하는 프로토콜 집합을 의미한다. 이더넷은 고속 데이터 전송과 다중 접속을 지원하며, 주로 TCP/IP 프로토콜을 사용하여 인터넷에 연결될 수 있다.

이더넷과 시리얼 통신의 장단점과 차이점

이더넷(Ethernet)

장점

1. 고속 전송: 이더넷은 일반적으로 메가비트(Mbps)에서 기가비트(Gbps) 단위의 전송 속도를 제공합니다. 따라서 대량의 데이터를 고속으로 전송할 수 있습니다. 이더넷은 일반적으로 긴 거리에서 사용되며, 주로 네트워크 간의 통신에 적합하다.
2. 다중 접속: 이더넷은 다중 접속 방식으로 작동하며, 여러 대의 컴퓨터 및 네트워크 장치들이 공유된 통신 매체를 통해 동시에 통신할 수 있다.
3. 네트워크 확장성: 이더넷은 네트워크를 확장하기 쉽고 유연하게 구성할 수 있다. 스위치 및 라우터를 사용하여 네트워크를 확장하고 구성할 수 있다.
4. 표준화: 이더넷은 IEEE 802.3 표준에 따라 정의되어 있어 다양한 장비 및 시스템 간의 상호 운용성이 높다.

단점

1. 높은 비용: 이더넷은 네트워크 인프라 구축 및 유지에 비교적 높은 비용이 든다. 특히 고속 전송을 위한 기가비트 이더넷 장비 및 케이블은 추가 비용이 발생할 수 있다.
2. 복잡성 이더넷은 상대적으로 복잡한 프로토콜을 사용하므로 구성 및 관리가 일반적으로 복잡할 수 있다.
3. 유선 인프라 필요: 이더넷은 유선 네트워크 인프라가 필요합니다. 이는 건물 내 케이블링 작업 및 유선 연결이 필요하다.