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EIA-485

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목차

1. 개요

EIA-485는 전기적 특성만 정의하고 통신 프로토콜을 지정하지 않는 통신 표준이다. 1983년 처음 발표되었으며, 현재는 TIA-485로 관리된다. 차동 신호를 사용하여 장거리 통신이 가능하며, 산업 자동화, 빌딩 자동화, 공연 및 음향 시스템 등 다양한 분야에서 활용된다. RS-485는 전기적 인터페이스만 정의하므로 데이터 전송 속도, 형식, 프로토콜 등은 다른 표준에 의해 결정된다.

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EIA-485

2. 표준

EIA는 한때 모든 표준에 RS(권장 표준)라는 접두사를 붙였지만, EIA/TIA는 표준의 출처를 식별하기 위해 RS를 EIA/TIA로 공식적으로 대체했다. EIA는 공식적으로 해산되었고 현재 표준은 TIA에서 TIA-485로 유지 관리되고 있지만, 엔지니어와 애플리케이션 가이드에서는 RS-485 지정을 계속 사용하고 있다.[6] EIA RS-485의 초판은 1983년 4월에 발행되었다.[7]

2. 1. 주요 내용

RS-485는 물리 계층인 생성기와 수신기의 전기적 특성만 지정하며, 통신 프로토콜은 지정하거나 권장하지 않는다.[6] 다른 표준들이 RS-485 링크를 통한 통신 프로토콜을 정의한다. 표준 서문에는 데이터 신호 속도, 케이블 길이, 스텁 길이 및 구성을 포함하는 응용 지침을 담은 ''통신 시스템 게시판 TSB-89''가 참조되어 있다.

표준의 4절에서는 생성기(송신기 또는 드라이버), 수신기, 송수신기 및 시스템의 전기적 특성을 정의한다. 여기에는 단위 부하 정의, 전압 범위, 개방 회로 전압, 임계값, 과도 내성이 포함된다. 또한 A, B, C의 세 가지 생성기 인터페이스 지점(신호 라인)을 정의하는데, 데이터는 A와 B에서 전송되고 C는 접지 기준이다. A가 B에 대해 음수이면 바이너리 1 상태이고, 반대 극성(A가 B에 대해 양수)은 바이너리 0이다. 표준은 두 상태에 어떤 논리 기능도 할당하지 않는다.[6]

RS-485 규격은 차동 신호를 채택하여 두 전선 간 전압 차이로 데이터를 전송한다. 전압의 한쪽이 "1" 레벨이면 다른 쪽은 "0" 레벨을 나타낸다. 올바른 신호로 인식되려면 전압 차이가 최소 0.2V 이상이어야 하며, 수신 측은 +12V에서 -7V까지의 전압을 올바른 신호로 인식한다.

EIA-485는 드라이버와 리시버의 전기적 특성만을 규정하며, 데이터 프로토콜에 대한 규정이나 권고는 없다. EIA-485를 사용하면 저렴한 근거리 통신망이나 멀티 드롭 통신망을 구축할 수 있으며, 고속 데이터 통신 속도(10m까지는 35Mbit/s, 1,200m에서는 100kbit/s)를 지원한다. EIA-485는 (EIA-422처럼) 꼬임쌍선을 사용한 평형 전송로를 채택하여 비교적 장거리(4000피트 또는 1,200m 이상)까지 통신이 가능하다.

EIA-422는 스위치를 끌 수 없는 하나의 드라이버 회로를 가졌지만, EIA-485는 송신 모드로 하려면 드라이버에 신호를 일일이 어서트해야 한다. 이 덕분에 EIA-485는 단 두 개의 전선만으로 선형 토폴로지를 구축할 수 있다.

권장되는 망 구성은 노드를 포인트 투 포인트로 순서대로 연결하는 선형 및 버스 형태이다. 별 모양이나 링 모양, 여러 네트워크를 연결하는 방식은 권장되지 않는다. 이상적으로는 케이블 양쪽 끝이 두 전선을 가로지르는 저항으로 종단되고, 라인이 구동되지 않을 때는 두 개의 전압이 걸린 저항으로 두 전선이 분리되어야 한다. 종단 저항이 없으면 고속 드라이버의 데이터 신호 에지가 반사되어 여러 데이터 신호 에지가 발생하고, 이는 데이터 신호 충돌을 일으킨다. 종단 저항은 라인에 바이어스 저항이 필요하지만 낮은 임피던스 때문에 전기적 잡음에 대한 감도를 줄인다. 각 종단 저항 값은 케이블 임피던스 값과 같아야 한다(일반적으로 꼬임쌍선에서는 120Ω). 별 모양 또는 링 모양 토폴로지가 권장되지 않는 이유는 신호 반사 및 종단 임피던스가 너무 낮거나 높기 때문이다.

EIA-485는 EIA-422처럼 4선을 사용하여 전이중 통신을 실현할 수 있지만, EIA-485는 멀티포인트 연결을 사양으로 하므로 대부분의 경우 이 기능은 필요하지 않다. EIA-485와 EIA-422는 이러한 제한 사항 하에서 호환성을 가진다.

3. 기술적 특징

RS-485는 RS-422와 동일한 차동 신호를 연선을 통해 사용하며, 저렴한 근거리 통신망 및 멀티드롭 통신 링크를 지원한다. 일반적으로 RS-485는 최대 10 Mbit/s의 데이터 전송 속도로 사용될 수 있다.[1] 낮은 속도에서는 최대 1200m 거리까지 사용할 수 있다.[2] 경험 법칙에 따르면, 비트/초 단위의 속도에 미터 단위의 길이를 곱한 값은 108을 초과하지 않아야 한다.

3. 1. 물리 계층

RS-485는 물리 계층인 생성기와 수신기의 전기적 특성만 지정하며, 어떠한 통신 프로토콜도 지정하거나 권장하지 않는다.[6] RS-485 표준의 4절에서는 생성기(송신기 또는 드라이버), 수신기, 송수신기 및 시스템의 전기적 특성을 정의한다. 이러한 특성에는 단위 부하의 정의, 전압 범위, 개방 회로 전압, 임계값 및 과도 내성이 포함되며, A, B, C의 세 가지 생성기 인터페이스 지점(신호 라인)을 정의한다. 데이터는 A와 B에서 전송되고, C는 접지 기준이다.[6]

RS-485 규격은 차동 신호를 채택하고 있다. 두 전선 간 전압 차이로 데이터를 전송하며, 한쪽 전압이 "1" 레벨이면 다른 쪽은 "0" 레벨을 나타낸다. 올바른 신호로 인식되려면 전압 차이가 최소 0.2V 이상이어야 하고, 수신 측은 +12V에서 -7V까지의 전압을 올바른 신호로 인식한다.

EIA-485는 드라이버와 리시버의 전기적 특성만을 규정하며, 데이터 프로토콜에 대한 규정이나 권고는 없다. EIA-485를 사용하면 저렴한 근거리 통신망이나 멀티 드롭 통신망을 구축할 수 있다. 이 규격은 10m까지는 35 Mbit/s, 1,200m에서는 100 kbit/s의 고속 데이터 통신 속도를 지원한다. EIA-485는 (EIA-422처럼) 꼬임쌍선을 사용한 평형 전송로를 채택하여 비교적 장거리(4000피트 또는 1,200m 이상)까지 통신이 가능하다.

EIA-422는 스위치를 끌 수 없는 하나의 드라이버 회로를 가졌지만, EIA-485는 송신 모드로 전환하려면 드라이버에 신호를 일일이 어서트해야 한다. 이를 통해 EIA-485는 단 두 개의 전선만으로 선형 토폴로지를 구축할 수 있다.

권장되는 망 구성은 노드를 포인트 투 포인트로 순서대로 연결하는 선형 및 버스 형태이다. 별 모양이나 링 모양, 여러 네트워크를 연결하는 방식은 권장되지 않는다. 이상적으로는 두 케이블의 양쪽 끝이 두 전선을 가로지르는 저항으로 종단되고, 라인이 구동되지 않을 때는 두 개의 전압이 걸린 저항으로 두 전선이 분리되어야 한다. 종단 저항이 없으면 고속 드라이버의 데이터 신호 에지가 반사되어 여러 데이터 신호 에지가 발생하고, 이는 데이터 신호 충돌을 일으킨다. 종단 저항은 낮은 임피던스 때문에 전기적 잡음에 대한 감도를 줄이는 역할도 한다. 각 종단 저항 값은 케이블 임피던스 값과 같아야 하며(일반적으로 꼬임쌍선에서는 120Ω), 바이어스 저항이 없으면 모든 노드가 침묵하거나 전원이 꺼져 있을 때 신호가 0으로 떨어져 전기적 잡음에 취약해진다. 신호 반사 및 종단 임피던스가 너무 낮거나 높기 때문에 별 모양 또는 링 모양 토폴로지는 권장되지 않는다.

EIA-485는 EIA-422처럼 4선을 사용하여 전이중 통신을 실현할 수 있지만, EIA-485는 멀티포인트 연결을 사양으로 하고 있어 대부분의 경우 이 기능은 필요하지 않다. EIA-485와 EIA-422는 이러한 제한 사항 하에서 호환성을 가진다.

3. 2. 토폴로지

RS-485는 단 두 개의 전선만을 사용하여 선형 버스 토폴로지를 구현할 수 있다. RS-485 전선에 연결된 장비는 노드, 스테이션 또는 장치로 상호 교환적으로 불린다.[4] 권장되는 전선의 배열은 점대점(멀티드롭) 노드의 연결된 직렬, 즉 선형 또는 버스 네트워크이며, 스타 네트워크, 링 네트워크 또는 다중 연결 네트워크가 아니다. 스타 및 링 토폴로지는 신호 반사 또는 과도하게 낮거나 높은 종단 임피던스 때문에 권장되지 않는다.[5] 스타 구성을 피할 수 없는 경우에는 각 스팬에서 데이터를 양방향으로 수신한 다음 데이터를 다른 모든 스팬으로 재전송하는 특수 RS-485 리피터가 필요하다.

종단을 포함한 일반적인 바이어스 네트워크. 바이어스 및 종단 값은 RS-485 표준에 명시되어 있지 않다.


이상적으로, 케이블의 양쪽 끝에는 두 개의 전선에 걸쳐 종단 저항이 연결된다. 종단 저항이 없으면, 종단되지 않은 케이블 끝에서 발생하는 신호 반사로 인해 데이터가 손상될 수 있다. 종단 저항은 또한 낮은 임피던스로 인해 전기적 잡음 감도를 줄인다.[5] 각 종단 저항의 값은 케이블의 특성 임피던스와 같아야 한다(일반적으로 연선의 경우 120 옴). 종단에는 라인이 어떤 장치에 의해서도 구동되지 않을 때 각 데이터 와이어에 대한 바이어스를 설정하기 위한 풀업 및 풀다운 저항도 포함된다. 이러한 방식으로 라인은 알려진 전압으로 바이어스되고 노드는 구동되지 않은 라인의 잡음을 실제 데이터로 해석하지 않는다. 바이어스 저항이 없으면 데이터 라인은 모든 장치 스테이션이 침묵하거나 전원이 꺼져 있을 때 전기적 잡음 감도가 가장 큰 방식으로 부동 상태가 된다.[5]

3. 3. 종단 저항

이상적으로, 케이블의 양쪽 끝에는 두 개의 전선에 걸쳐 종단 저항이 연결된다. 종단 저항이 없으면, 종단되지 않은 케이블 끝에서 발생하는 신호 반사로 인해 데이터가 손상될 수 있다. 종단 저항은 또한 낮은 임피던스로 인해 전기적 잡음 감도를 줄인다. 각 종단 저항의 값은 케이블의 특성 임피던스와 같아야 한다(일반적으로 연선의 경우 120 옴).[5]

종단에는 라인이 어떤 장치에 의해서도 구동되지 않을 때 각 데이터 와이어에 대한 바이어스를 설정하기 위한 풀업 및 풀다운 저항도 포함된다. 이러한 방식으로 라인은 알려진 전압으로 바이어스되고 노드는 구동되지 않은 라인의 잡음을 실제 데이터로 해석하지 않는다. 바이어스 저항이 없으면 데이터 라인은 모든 장치 스테이션이 침묵하거나 전원이 꺼져 있을 때 전기적 잡음 감도가 가장 큰 방식으로 부동 상태가 된다.[5]

3. 4. 전이중 통신

RS-485는 RS-422와 마찬가지로 4개의 전선을 사용하여 전이중 통신을 구현할 수 있다.[8] 그러나 RS-485는 다중 지점 사양이기 때문에, 많은 경우에 이 방식은 필요하거나 바람직하지 않다. RS-485와 RS-422는 특정 제약 조건 하에서 상호 운용이 가능하다.[9]

EIA-485는 EIA-422처럼 4선을 사용하여 전이중 통신을 실현할 수 있지만, EIA-485는 멀티포인트 연결을 사양으로 하고 있으므로, 대부분의 경우 이 기능은 필요로 하지 않는다. EIA-485와 EIA-422는 이러한 제한 사항이 지켜질 경우 호환성이 있다.

4. 신호

RS-485 3선 연결


RS-485는 차동 신호 방식을 사용하며, 두 개의 신호선 A와 B를 이용해 데이터를 주고받는다. 각 신호선의 상태는 다음과 같다.[14]

RS-485 신호 상태
신호마크 (논리 1)스페이스 (논리 0)
A로우하이
B하이로우


  • A: 논리 1 (마크) 상태에서는 로우(Low) 전압, 논리 0 (스페이스) 상태에서는 하이(High) 전압을 가진다.
  • B: 논리 1 (마크) 상태에서는 하이(High) 전압, 논리 0 (스페이스) 상태에서는 로우(Low) 전압을 가진다.


마크 상태는 음전압, 스페이스 상태는 양전압으로 표현되기 때문에, A는 '비반전' 신호, B는 '반전' 신호로 간주된다.

RS-485 표준에 따르면, 드라이버의 출력은 다음과 같다.[14]

  • 오프, 마크 또는 논리 1 상태: A 단자는 B 단자보다 음의 전압을 가진다.
  • 온, 스페이스 또는 논리 0 상태: A 단자는 B 단자보다 양의 전압을 가진다.


하지만, SN75176을 비롯한 많은 널리 사용되는 장치들은 출력 신호가 반전되어 있다. 이는 Intersil[15], Maxim[16], Linear Technology[17], Analog Devices[18], FTDI[19] 등 대부분의 차동 트랜시버 제조업체에서 사용하는 A/B 명명법에 따른 것이다. 이들 제조사들은 모두 표준의 의미에 동의하며 그들의 관행은 널리 사용되고 있다.

A/B 명명법은 혼란을 야기할 수 있으므로, 다음과 같은 다른 명칭도 사용된다.

  • TX+/RX+ 또는 D+: B 신호를 대체 (마크 상태, 즉 유휴 상태에서 하이)
  • TX−/RX− 또는 D−: A 신호를 대체 (마크 상태, 즉 유휴 상태에서 로우)


RS-485 표준을 준수하는 드라이버는 54Ω 부하에서 최소 1.5V의 차동 전압을 출력해야 하며, 표준을 준수하는 수신기는 최대 200mV의 차동 전압을 감지할 수 있어야 한다. 이러한 특성은 케이블이나 커넥터에서 신호가 약해지더라도 안정적으로 데이터를 전송할 수 있게 해주어, RS-485가 장거리 통신이나 잡음이 많은 환경에서 사용하기에 적합하도록 만든다.[28]

A, B 신호선 외에도, 선택적으로 SC, G, 또는 기준(reference)이라고 불리는 세 번째 연결을 사용할 수 있다.[29] 이 연결은 수신기에서 A, B 신호의 전압을 측정할 때 기준점으로 사용되는 공통 신호 접지이다. 이 연결은 공통 모드 신호를 제한하는 데 사용될 수 있다. 허용되는 공통 모드 전압 범위는 -7V ~ +12V이며, 이 범위를 벗어나면 신호가 손상되거나 연결된 장치가 손상될 수 있으므로 주의해야 한다.

긴 케이블을 사용하는 경우에는 특히 SC 연결 시 서로 다른 접지를 연결하지 않도록 주의해야 하며, SC 연결에 약간의 전류 제한을 추가하는 것이 좋다. 건물 간 접지는 전압 차이는 작지만 임피던스가 매우 낮아, 신호 케이블, PCB 트레이스(회로 기판 배선), 트랜시버 장치 등을 손상시킬 수 있는 치명적인 전류가 흐를 수 있기 때문이다.

RS-485 표준은 특정 커넥터나 핀 배열을 규정하지 않는다. 따라서 나사 단자, D-서브미니어처 커넥터 등 다양한 유형의 커넥터를 사용하여 회로를 연결할 수 있다.

4. 1. 신호 상태

RS-485 신호 상태
신호마크 (논리 1)스페이스 (논리 0)
A로우하이
B하이로우



RS-485 차동 회선은 두 개의 신호(A, B)로 구성된다.


  • '''A'''는 논리 1일 때 로우(Low)이고 논리 0일 때 하이(High)이다.
  • '''B'''는 논리 1일 때 하이(High)이고 논리 0일 때 로우(Low)이다.


마크(논리 1)는 음전압, 스페이스(논리 0)는 양전압으로 표시되므로 A는 ''비반전'' 신호, B는 ''반전'' 신호로 간주된다. RS-485 표준은 다음과 같이 정의한다.[14]

  • 오프, 마크 또는 논리 1 상태: 드라이버의 A 단자는 B 단자보다 음수이다.
  • 온, 스페이스 또는 논리 0 상태: 드라이버의 A 단자는 B 단자보다 양수이다.


하지만, SN75176부터 시작하는 대부분의 인기 있는 장치들은 출력 신호가 반전되어 있다. 이는 아래 제조사들이 사용하는 A/B 명명법에 따른다.

이들 제조사는 모두 표준에 동의하며 이들의 관행은 널리 사용된다. 이러한 문제는 프로그래밍 가능한 로직 컨트롤러 애플리케이션에도 존재한다.[20][21][22][23][24][25][26][27] A/B 명명법 사용 시 주의해야 한다. 혼란을 피하기 위해 다른 명칭이 종종 사용된다.

  • TX+/RX+ 또는 D+는 B (마크, 유휴 상태에서 하이)의 대안이다.
  • TX−/RX− 또는 D−는 A (마크, 유휴 상태에서 로우)의 대안이다.


RS-485 표준 준수 드라이버는 54-Ω 부하에서 최소 1.5V의 차동 출력을 제공하며, 표준 준수 수신기는 최대 200mV의 차동 입력을 감지한다. 이는 케이블 및 커넥터에서 신호가 저하되어도 안정적인 데이터 전송을 보장한다. 이러한 견고성은 RS-485가 장거리 및 잡음 환경 네트워킹에 적합한 이유이다.[28]

A, B 연결 외에 선택적인 세 번째 연결(SC, G, 기준)은 A, B 전압 측정을 위한 공통 신호 기준 접지이다.[29] 이 연결은 공통 모드 신호를 제한한다. 허용 공통 모드 전압은 −7V ~ +12V이다. 이 범위를 벗어나면 신호 손상이나 장치 손상이 발생할 수 있다.

SC 연결, 특히 긴 케이블 사용 시 서로 다른 접지 연결을 피하고, SC 연결에 전류 제한을 추가하는 것이 좋다. 건물 간 접지는 전압은 작지만 임피던스가 낮아 치명적인 전류가 흘러 케이블, PCB 트레이스, 트랜시버 장치를 손상시킬 수 있다.

RS-485는 커넥터나 핀 배열을 지정하지 않으며, 나사 단자, D-서브미니어처 커넥터 등에서 회로를 종단할 수 있다.

RS485 차동 신호선은 두 핀(+)와 (-)로 구성된다.

  • '+'는 TxD+/RxD+, 라인 유휴 시 positive (5V)이다.
  • '-'는 TxD-/RxD-, 라인 유휴 시 negative (0V)이다.


두 핀은 A, B로 표기되지만, 혼동하기 쉽다. RS485 신호 사양은 A는 반전(-) 핀, B는 비반전(+) 핀이라고 명시한다.

Texas Instruments 등 많은 제조사에서 A/B 명칭을 반대로 사용한다. 이들은 정확하지 않지만 널리 사용되어 혼란을 야기한다.

4. 2. 전압

RS-485 차동 회선은 A와 B, 두 가지 신호로 구성된다.[14]

  • A: 논리 1(마크)일 때 로우(Low), 논리 0(스페이스)일 때 하이(High)
  • B: 논리 1(마크)일 때 하이(High), 논리 0(스페이스)일 때 로우(Low)


RS-485 신호 상태
신호마크 (논리 1)스페이스 (논리 0)
A로우하이
B하이로우



마크(논리 1)는 음전압, 스페이스(논리 0)는 양전압으로 표시되므로, A는 비반전 신호, B는 반전 신호로 볼 수 있다. RS-485 표준에 따르면 다음과 같다.[14]


  • 오프, 마크 또는 논리 1 상태: 드라이버의 A 단자는 B 단자보다 음수
  • 온, 스페이스 또는 논리 0 상태: 드라이버의 A 단자는 B 단자보다 양수


하지만 SN75176을 비롯한 대부분의 장치에서는 출력 신호가 반전되어 있다. 이는 Intersil, Maxim, Linear Technology, Analog Devices, FTDI 등 여러 제조업체에서 사용하는 A/B 명명법을 따른다.[15][16][17][18][19]

A/B 명명법 외에 다른 명칭도 사용된다.

  • TX+/RX+ 또는 D+: B 신호 (마크, 즉 유휴 상태에서 하이)
  • TX−/RX− 또는 D−: A 신호 (마크, 즉 유휴 상태에서 로우)


RS-485 표준을 준수하는 드라이버는 54Ω 부하에서 최소 1.5V의 차동 출력을 제공하며, 표준 준수 수신기는 최대 200mV의 차동 입력을 감지한다. 이러한 값의 설정은 신호 저하에도 안정적인 데이터 전송을 보장하기 위함이다.[28]

A, B 연결 외에 선택적으로 SC, G, 또는 기준(reference)이라고 불리는 세 번째 연결이 있을 수 있다. 이는 수신기가 A, B 전압을 측정하는 데 사용하는 공통 신호 기준 접지이다.[29] 이 연결은 공통 모드 신호를 제한하는 데 사용될 수 있다. 허용 가능한 공통 모드 전압 범위는 −7V ~ +12V이다. 이 범위를 벗어나면 연결된 장치가 손상될 수 있으므로 주의해야 한다.

EIA-485는 차동 신호를 사용한다. 두 전선 간 전압 차이로 데이터를 전송하며, 한쪽이 "1"이면 다른 쪽은 "0"이다. 최소 0.2V 이상의 전압 차이가 있어야 하며, 수신 측은 +12V에서 -7V까지를 유효한 신호로 인식한다.

4. 3. 배선

RS-485 차동 회선은 다음 두 가지 신호로 구성된다.

  • '''A''': 논리 1에 대해 로우(Low)이고 논리 0에 대해 하이(High)이다.
  • '''B''': 논리 1에 대해 하이이고 논리 0에 대해 로우이다.


마크(논리 1) 조건은 음전압, 스페이스(논리 0)는 양전압으로 표시되므로 A는 ''비반전'' 신호, B는 반전 신호로 볼 수 있다. RS-485 표준은 다음과 같이 정의한다.[14]

  • 오프, 마크 또는 논리 1 상태: 드라이버의 A 단자는 B 단자에 대해 음수이다.
  • 온, 스페이스 또는 논리 0 상태: 드라이버의 A 단자는 B 단자에 대해 양수이다.


SN75176을 비롯한 대부분의 장치 진리표는 출력 신호가 반전되어 있음을 보여준다. 이는 다음을 포함한 대부분의 차동 트랜시버 제조업체에서 사용하는 A/B 명명법을 따른다.

  • Intersil (ISL4489 트랜시버 데이터 시트)[15]
  • Maxim (MAX483 트랜시버 데이터 시트, 신세대 3.3v 마이크로 컨트롤러 MAX3485)[16]
  • Linear Technology (LTC2850, LTC2851, LTC2852 데이터시트)[17]
  • Analog Devices (ADM3483, ADM3485, ADM3488, ADM3490, ADM3491 데이터 시트)[18]
  • FTDI (USB-RS485-WE-1800-BT 데이터 시트)[19]


이들은 모두 표준의 의미에 동의하며 널리 사용된다. A/B 명명법과 관련된 혼란을 피하기 위해 다음과 같은 명칭도 사용된다.

  • TX+/RX+ 또는 D+: B(마크, 즉 유휴에 대해 하이)의 대안
  • TX−/RX− 또는 D−: A(마크, 즉 유휴에 대해 로우)의 대안


RS-485 표준 준수 드라이버는 54-Ω 부하에서 최소 1.5V 차동 출력을, 표준 준수 수신기는 최대 200mV 차동 입력을 감지한다. 이는 케이블 및 커넥터에서 신호 저하가 심해도 안정적인 데이터 전송을 보장한다. 이러한 견고성이 RS-485가 장거리, 잡음 환경 네트워킹에 적합한 이유이다.[28]

'''A''' 및 '''B''' 연결 외에 선택적인 세 번째 연결('''SC''', '''G''' 또는 '''기준''')이 있을 수 있다. 이는 A 및 B 전압 측정을 위해 수신기가 사용하는 공통 신호 기준 접지이다. 이 연결은 수신기 입력에 가해질 수 있는 공통 모드 신호를 제한하며, 허용 범위는 −7V ~ +12V이다. 이 범위를 벗어나면 신호 손상 또는 연결된 장치 손상이 발생할 수 있다.

SC 연결 시, 특히 긴 케이블 사용 시 서로 다른 접지를 연결하지 않도록 주의해야 한다. SC 연결에 약간의 전류 제한을 추가하는 것이 좋다. 건물 간 접지는 전압은 작지만 임피던스가 매우 낮아 신호 케이블, PCB 트레이스, 트랜시버 장치를 녹일 수 있는 치명적인 전류가 흐를 수 있다.

RS-485는 커넥터 또는 핀아웃을 지정하지 않으며, 회로는 나사 단자, D-서브미니어처 커넥터 등 다양한 유형의 커넥터에서 종단될 수 있다.

표준은 케이블 차폐를 다루지 않지만, 신호 기준 공통과 장비 케이스 접지를 상호 연결하는 방법에 대한 권장 사항을 제공한다. EIA-485는 커넥터를 규정하지 않는다. 다음 표는 일반적으로 사용되는 몇 가지 RS-485 신호 핀 배치를 보여준다. 또한, RS-232 및 기타 일반적인 시리얼 통신도 비교를 위해 함께 표시한다.

RS-485 신호RS-232 신호DB-25DB-9RJ-50
공통 접지반송파 감지 (DCD)8110
전송 허가 + (CTS+)수신 데이터 (RD)329
전송 준비 + (RTS+)전송 데이터 (TD)238
수신 데이터 + (RxD+)데이터 단말 준비 (DTR)2047
수신 데이터 - (RxD-)공통 접지756
전송 허가 - (CTS-)데이터 세트 준비 (DSR)65
전송 준비 - (RTS-)전송 요청 (RTS)474
전송 데이터 + (TxD+)전송 허가 (CTS)583
전송 데이터 - (TxD-)링 표시 (RI)2292



핀 #RS-485(RS-232D EIA/TIA-561)RS-232 신호RJ-45
ISDN신호 (T1/E1 Telco)?전이중반이중
1NCRX+TX1+DSR(RI)DTRTXD0NC
2RX-TX1-DCDTXD1
3TX+NCRX2+DTRRTSNC
4RX+TX-bidi3+신호 접지RXDRXD1(B)TX/RXD1
5RX-TX+bidi3-RXDCTSRXD0(A)TX/RXD0
6TX-NCRX2-TXDTXDNC
7NCbidi4+CTS전원(RI)
8bidi4-RTSGNDGND
9GNDN/AN/A



RS-485 신호 상태
신호마크 (논리 1)스페이스 (논리 0)
A로우하이
B하이로우


5. 사용 사례

RS-485 신호는 SCSI-2 및 SCSI-3에서 컨트롤러와 디스크 드라이브 간 데이터 전송을 위한 물리 계층 구현, 상업용 항공기 객실 차량 버스의 저속 데이터 통신, 모형 철도 디지털 제어 시스템(DCC)의 명령 스테이션 외부 인터페이스(주로 휴대용 컨트롤러[12] 또는 네트워크 PC 환경[13]) 등 광범위한 컴퓨터 및 자동화 시스템에서 사용된다. 특히 항공 분야에서는 배선 최소화 및 공유를 통해 무게를 줄일 수 있다.

5. 1. 산업 자동화

RS-485는 프로그래머블 로직 컨트롤러 및 공장 현장에서 사용된다. RS-485는 산업 제어 시스템을 구현하는 데 사용되는 많은 표준 및 독점 자동화 프로토콜의 물리 계층으로 사용되며, 여기에는 가장 일반적인 버전의 Modbus 및 Profibus가 포함된다. Allen-Bradley에서 산업 제어 장치 라인에 사용되는 독점 통신 프로토콜인 '''DH 485'''는 일련의 전용 인터페이스 장치를 활용하여 PC와 산업용 컨트롤러 간의 통신을 가능하게 한다.[11] 차동 방식이므로 모터 및 용접 장비에서 발생하는 전자기 간섭에 강하다.

5. 2. 빌딩 자동화

RS-485는 간단한 버스 배선과 긴 케이블 길이가 필요한 빌딩 자동화에 사용된다.[11] 비디오 감시 시스템을 제어하거나 출입 통제 카드 리더와 같은 보안 제어 패널 및 장치를 상호 연결하는 데 사용할 수 있다.

5. 3. 공연 및 음향

RS-485는 극장 및 공연장에서 DMX512 프로토콜을 사용하여 조명 및 기타 시스템을 제어하고, AES3 디지털 오디오 상호 연결을 위한 물리 계층으로 사용된다.[5] 또한, 음악 행사나 극장 프로덕션에서 전용 소프트웨어를 실행하는 일반 PC를 통해 하이엔드 사운드 처리 장비를 원격으로 조작하는 데에도 사용된다.

5. 4. 기타

RS-485 신호는 광범위한 컴퓨터 및 자동화 시스템에서 사용된다. 컴퓨터 시스템에서 SCSI-2 및 SCSI-3은 이 규격을 사용하여 컨트롤러와 디스크 드라이브 간의 데이터 전송을 위한 물리 계층을 구현할 수 있다.[1] RS-485는 상업용 항공기 객실의 차량 버스에서 저속 데이터 통신에 사용되며, 배선을 최소화하고 여러 좌석 간에 배선을 공유하여 무게를 줄일 수 있다.

프로그래머블 로직 컨트롤러 및 공장 현장에서 사용되는 RS-485는 산업 제어 시스템을 구현하는 데 사용되는 많은 표준 및 독점 자동화 프로토콜의 물리 계층으로 사용되며, 여기에는 가장 일반적인 버전의 Modbus 및 Profibus가 포함된다. Allen-Bradley에서 산업 제어 장치 라인에 사용되는 독점 통신 프로토콜은 일련의 전용 인터페이스 장치를 활용하여 PC와 산업용 컨트롤러 간의 통신을 가능하게 한다.[11] 이는 차동 방식이므로 모터 및 용접 장비에서 발생하는 전자기 간섭에 강하다.

극장 및 공연장에서는 RS-485 네트워크가 DMX512 프로토콜을 사용하여 조명 및 기타 시스템을 제어하는 데 사용된다. RS-485는 AES3 디지털 오디오 상호 연결을 위한 물리 계층으로도 사용된다.

RS-485는 또한 간단한 버스 배선과 긴 케이블 길이가 원격 장치를 연결하는 데 이상적이므로 빌딩 자동화에서도 사용된다. 비디오 감시 시스템을 제어하거나 출입 통제 카드 리더와 같은 보안 제어 패널 및 장치를 상호 연결하는 데 사용할 수 있다.

모형 철도용 디지털 제어 시스템(DCC)에도 사용되며, DCC 명령 스테이션에 대한 외부 인터페이스는 종종 휴대용 컨트롤러[12] 또는 네트워크 PC 환경에서 레이아웃을 제어하는 데 사용되는 RS-485이다. 이 경우 8P8C 모듈식 커넥터가 사용된다.[13]

6. 프로토콜

RS-485는 물리 계층인 생성기 및 수신기의 전기적 특성만 지정하며, 통신 프로토콜은 지정하거나 권장하지 않는다.[6] 다른 표준에서 RS-485 링크를 통한 통신 프로토콜을 정의한다. 표준 서문은 데이터 신호 속도 대 케이블 길이, 스텁 길이 및 구성을 포함하는 응용 지침을 담고 있는 ''통신 시스템 게시판 TSB-89''를 참조한다.

4절에서는 생성기(송신기 또는 드라이버), 수신기, 송수신기 및 시스템의 전기적 특성을 정의한다. 이러한 특성에는 단위 부하의 정의, 전압 범위, 개방 회로 전압, 임계값 및 과도 내성이 포함된다. 또한 A, B, C의 세 가지 생성기 인터페이스 지점(신호 라인)을 정의하는데, A와 B는 데이터 전송에 사용되고 C는 접지 기준이다. 이 섹션에서는 A와 B 터미널 간 극성을 사용하여 논리 상태 1(꺼짐) 및 0(켜짐)을 정의한다. A가 B에 대해 음수이면 바이너리 1이고, 반대 극성(A가 B에 대해 양수)이면 바이너리 0이다. 표준은 두 상태에 어떤 논리 기능도 할당하지 않는다.

RS-485는 통신 프로토콜을 정의하지 않고 전기적 인터페이스만 정의한다.[6] 많은 애플리케이션이 RS-485 신호 레벨을 사용하지만, 데이터 전송 속도, 형식 및 프로토콜은 RS-485에 의해 지정되지 않는다. 따라서 서로 다른 제조업체의 유사한 장치라도 신호 레벨만으로는 상호 운용성을 보장할 수 없다.

7. 주의 사항

RS-485는 단 두 개의 전선만을 사용하여 선형 버스 토폴로지를 구현할 수 있도록 해주며, 이때문에 개별 송신기를 비활성화할 수 있는 3상 논리를 사용한다. 이는 RS-422는 드라이버 회로를 끌 수 없는 것과 차이가 있다.[4] RS-485 전선에 연결된 장비는 노드, 스테이션 또는 장치로 불린다.[4] 전선은 점대점(멀티드롭) 노드의 연결된 직렬, 즉 선형 또는 버스 네트워크로 배열하는 것이 권장되며, 스타 네트워크, 링 네트워크 또는 다중 연결 네트워크는 권장되지 않는다.[4] 스타 및 링 토폴로지는 신호 반사 또는 과도하게 낮거나 높은 종단 임피던스 때문에 권장되지 않는데, 스타 구성을 피할 수 없는 경우에는, 각 스팬에서 데이터를 양방향으로 수신한 다음 데이터를 다른 모든 스팬으로 재전송하는 특수 RS-485 리피터를 사용하여야 한다.[4]

이상적으로는, 케이블의 양쪽 끝에는 두 개의 전선에 걸쳐 종단 저항이 연결되어야 한다. 종단 저항이 없을 시에는, 종단되지 않은 케이블 끝에서 발생하는 신호 반사로 인해 데이터가 손상될 수 있다. 종단 저항은 또한 낮은 임피던스로 인해 전기적 잡음 감도를 줄인다. 각 종단 저항의 값은 케이블의 특성 임피던스와 같아야 한다(일반적으로 연선의 경우 120 옴).[5] 종단에는 또한 라인이 어떤 장치에 의해서도 구동되지 않을 때 각 데이터 와이어에 대한 바이어스를 설정하기 위한 풀업 및 풀다운 저항이 포함된다. 이러한 방식으로 라인은 알려진 전압으로 바이어스되고 노드는 구동되지 않은 라인의 잡음을 실제 데이터로 해석하지 않는다. 바이어스 저항이 없으면, 데이터 라인은 모든 장치 스테이션이 침묵하거나 전원이 꺼져 있을 때 전기적 잡음 감도가 가장 큰 방식으로 부동 상태가 된다.[5]

개인용 컴퓨터가 원격 장치와 통신할 수 있도록, RS-485와 RS-232 간의 컨버터를 사용할 수 있다. 또한 리피터를 사용하면 매우 큰 RS-485 네트워크를 구성할 수도 있다. TSB-89A, TIA/EIA-485-A 애플리케이션 가이드라인은 스타 토폴로지 사용을 권장하지 않는다.[10]

참조

[1] 간행물 RS-485 Reference Guide http://www.ti.com/li[...]
[2] 웹사이트 How Far and How Fast Can You Go with RS-485? - Application Note – Maxim https://www.maximint[...]
[3] 간행물 RS-422 and RS-485 Standards Overview and System Configurations, Application Report http://focus.ti.com/[...] 2010-05
[4] 서적 Electrical Characteristics of Generators and Receivers for Use in Balanced Multipoint Systems
[5] 웹사이트 Application Note 847 FAILSAFE Biasing of Differential Buses http://www.ti.com/li[...] Texas Instruments
[6] 웹사이트 Trim-the-fat-off-RS-485-designs https://www.eetimes.[...] EE Times
[7] 문서 EIA Standard RS 485 Electrical Characteristics of Generators and Receivers for Use in Balanced Digital Multipoint Systems Telebyte Technology Inc.
[8] 간행물 RS-485 Connections FAQ https://www.advantec[...] Advantech B+B SmartWorx 2023-09-15
[9] 간행물 What is the difference between RS422 communication and RS485 communication? https://www.brainbox[...] Brainboxes LLC 2024-10-27
[10] 간행물 TSB-89A, Application Guidelines for TIA/EIA-485-A https://e2e.ti.com/c[...] 2019-04-06
[11] 웹사이트 DH-485 Industrial Local Area Network Overview http://www.ab.com/en[...] Rockwell Automation 2010-09-10
[12] 웹사이트 lenzusa.com http://www.lenzusa.c[...]
[13] 웹사이트 BiDiBus, a Highspeed-Bus for model-railways http://www.bidib.org[...]
[14] 웹사이트 Polarity conventions http://e2e.ti.com/cf[...] Texas Instruments
[15] 웹사이트 Data Sheet FN6074.3: ±15kV ESD Protected, 1/8 Unit Load, 5V, Low Power, High Speed and Slew Rate Limited, Full Duplex, RS-485/RS-422 Transceivers http://www.intersil.[...] Intersil Corporation 2006-04-28
[16] 웹사이트 Data Sheet 19-0122 – MAX481/MAX483/MAX485/MAX487–MAX491/MAX1487: Low-Power, Slew-Rate-Limited RS-485/RS-422 Transceivers http://datasheets.ma[...] Maxim Integrated 2009-06-17
[17] 웹사이트 LTC2850/LTC2851/LTC2852 3.3V 20Mbps RS485/RS422 Transceivers http://www.linear.co[...] Linear Technology Corporation
[18] 웹사이트 ADM3483/ADM3485/ADM3488/ADM3490/ADM3491 (Rev. E) http://www.analog.co[...] Analog Devices, Inc. 2011-11-22
[19] 웹사이트 USB to RS485 Serial Converter Cable Datasheet http://www.ftdichip.[...] Future Technology Devices International Ltd 2010-05-27
[20] 웹사이트 Profibus Interconnection Guideline (PDF) http://www.profibus.[...] P International 2007-01
[21] 웹사이트 SIMATIC NET Profibus Network Manual (PDF) https://cache.indust[...] Siemens 2009-04
[22] 웹사이트 RS-485 Technical Manual, TIA-485 section https://en.wikibooks[...] Wikibooks
[23] 웹사이트 Profibus Interconnection Guideline (PDF) http://www.profibus.[...] P International 2007-01
[24] 웹사이트 RS-485 Technical Manual, That Pesky Polarity https://en.wikibooks[...] Wikibooks
[25] 웹사이트 RS485 Polarity Issues http://www.chipkin.c[...] Chipkins Automation Systems
[26] 웹사이트 Application Bulletin AB-19, Profibus Compliance: A Hardware Design Guide http://www.nve.com/D[...] NVE Corporation
[27] 웹사이트 White paper: Polarities for Differential Pair Signals https://www.advantec[...] Advantech B+B SmartWorx
[28] 웹사이트 The RS-485 Design Guide https://www.ti.com/l[...] Texas Instruments
[29] 문서 ANSI/TIA/EIA-485-A, page 15, A.4.1


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