시리얼 포트 완전정복

시리얼 포트는 아직 건재하다! 시리얼 통신 개발자를 위한 완벽 가이드



다양한 용도로 활용할 수 있는 시리얼 통신과 네트워크 구축, 프로그래밍을 위한 지침서. PC용 COM 포트와 USB 가상 COM 포트 시리얼 통신 기술. 임베디드 시스템과 PC 간, 임베디드 시스템 간의 데이터 송수신을 위한 시리얼 포트 활용 방법



★ 이 책에서 다루는 내용 ★



■ PC에서 COM 포트 통신을 위한 닷넷 SerialPort 클래스 활용 방법

■ PC에서 가상 COM 포트 형식의 USB 디바이스 설계와 프로그래밍

■ 임베디드 시스템에서 사용되는 마이크로컨트롤러용 시리얼 포트 통신 프로그래밍

■ 요구 사항에 적합한 하드웨어 인터페이스 선택 방법

■ PC의 소프트웨어나 장치의 펌웨어 변경 없이 RS-232를 USB로 변환하는 방법

■ 1.2km까지 시리얼 통신이 가능한 RS-485 시리얼 네트워크 구축 방법

■ 시리얼 통신에서의 무선 통신 기술 활용 방법



★ 이 책의 대상 독자 ★



하드웨어에 관심이 있건, 소프트웨어에 관심이 있건, PC 관련 업무를 하건, 임베디드 시스템 관련 업무를 하건, 또는 둘 다와 관련된 일을 하는 경우 등 해당 분야에 종사하는 사람들이라면 이 책에서 도움이 될 만한 내용을 많이 발견할 것이다.



■ 프로그래머: USB 가상 COM 포트를 포함한 다양한 시리얼 포트를 통해 PC와 임베디드 시스템에서 어떻게 통신이 이루어지는지 배울 수 있다. 베이직과 C/C#로 준비된 PC와 마이크로컨트롤러용 예제는 간단하고 빠르게 다양한 애플리케이션에 적용할 수 있다.



■ 회로 설계자: RS-232, RS-485 컨버터와 3V/5V 논리 레벨 컨버터 등의 다양한 애플리케이션의 디자인을 발견할 것이다. 에러 방지 회로, 노이즈 방지와 저전력 설계에 대한 내용도 들어있다.



■ 취미나 발명가: 새로운 개발에 대한 영감과 정보를 얻는 데 도움이 될 것이다.

■ 교육자나 학생: 시리얼 포트를 공부하고 이 책의 예제를 사용하면 개념을 이해하는 데 도움이 될 것이다.



이 책은 독자가 기본적인 전자 공학, 베이직/비주얼 베이직, C/C# 프로그래밍을 이해하고 있다고 전제한다. 그리고 시리얼 포트 하드웨어와 프로그래밍에 대한 지식과 경험은 전혀 없다는 가정하에 내용을 설명할 것이다.



★ 이 책의 구성 ★



이 책은 하드웨어와 소프트웨어를 포함한 PC와 임베디드 시스템의 포트, RS-232, RS-485, 무선(Wireless) 인터페이스까지 폭넓고 다양한 분야를 다룬다. 처음부터 차례로 읽기를 원하지 않는다면 앞부분은 건너뛰고 관심 있는 특정 부분만 찾아 읽어도 될 것이다.



첫 장은 하드웨어와 인터페이스에 초점을 맞췄다. 1장과 2장은 시동기 시리얼 통신(asynchronous serial communications)을 소개한다. 3장은 PC의 시리얼 포트를 다루며, 4장부터 8장까지는 RS-232, RS-485, 무선 통신 기술 등 인터페이스 전반을 다룬다.



그 다음은 프로그래밍에 대한 내용들이다. 9장과 10장은 PC에서 비주얼 베이직 닷넷과 C# 닷넷을 이용한 시리얼 포트 프로그래밍을 어떻게 하는지 보여준다.



11장에서는 microEngineering Labs 사의 PICBASIC PRO 컴파일러와 Microchip Technology 사의 MPLAB? C18 C 컴파일러를 이용한 예제를 통해 어떻게 임베디드 시스템용 시리얼 포트 프로그램을 작성하는지 보여준다.



12장과 13장은 RS-485 시리얼 네트워크용 하드웨어와 프로그래밍에 대한 내용이다. 14장부터 16장까지는 일반 USB 컨트롤러와 전용 컨트롤러를 이용한 USB 가상 COM 포트를 어떻게 구현하는지 설명한다.



예제가 필요하다면 찾아보기에서 임베디드 코드 예제와 PC 코드 예제를 찾아보면 된다.

1장 옵션과 선택

___시리얼 포트 사용

______장점

______한계

___시스템 구성 요소

______컴퓨터 시스템

______물리적 연결

______프로그래밍

___애플리케이션

______시스템 구성 사례

______통신 제어

______특별한 용도의 모듈



2장 통신 포맷과 프로토콜

___시리얼 데이터 전송

______비동기 통신과 동기 통신

______워드 형식

______비트레이트와 보레이트

______시스템에서 지원되는 로우레벨 프로토콜

___비트 전송

______형식

______정확한 타이밍의 필요성

______비트레이트 자동 감지

______COM 포트 자동 감지

___데이터 포맷

______2진 데이터

______텍스트 데이터

______아스키 16진수

______애플리케이션 고유 프로토콜

___데이터 손실 방지

______흐름 제어

______버퍼

______이벤트 처리와 폴링 방식 프로그래밍

______응답 신호

______에러 체크



3장 PC용 COM 포트

___포트 구조

______장치 관리자

______포트 리소스

______시리얼 서버

___포트 사용

______드라이버

______포트 구별

______COM 포트 GUID

______장치 설정 GUID

______INF 파일

______애플리케이션 프로그래밍 선택



4장 RS-232 구조

___하드웨어 연결

______시그널

______전압

______타이밍 제한

___전압 변환

______인터페이스 칩

______단거리 통신 회로

___포트 전력 구동

______전력 공급용 출력

______전압 레귤레이팅

___기타 연결 방법

______직접 연결

______기타 언밸런스드 인터페이스



5장 RS-232 연결

___커넥터와 어댑터

______커넥터 선택

______어댑터

______마이크로컨트롤러 개발 보드 활용

___케이블

______한계 길이

______써지 보호

___신호선 분리

______분리 방법

______그라운드

______전원 그라운드

______광 분리

___디버깅 툴

______브레이크아웃 모듈

______테스터

______오실로스코프와 로직 애널라이저



6장 RS-485

___RS-485 표준

______밸런스드와 언밸런스드 신호

______전압 요구 사양

______전류와 전력

______통신속도

______내부 보호 회로

___연결 옵션

______통신 칩

______PC용 RS-485 포트

______3.3/5V 전압 변환

______RS-232 신호 변환

___드라이버 활성화 제어

______드라이버 재활성화

______소프트웨어를 이용한 제어

______하드웨어 제어 방식



7장 RS-485 통신과 네트워크 설계

___긴 연결과 짧은 연결

______긴 연결의 경우

______선로 길이 계산

______드라이버 칩 선정

___라인 터미네이션

______임피던스 특성

______터미네이션 추가

______터미네이션의 효과

______반사

______연속 터미네이터

______짧은 통신선의 터미네이터

______AC 터미네이션

______네트워크 구성 형태

___신호 바이어싱

______오픈 회로 보호

______쇼트 회로 보호

___케이블 종류

______케이블이 노이즈를 줄이는 방법

______트위스트 페어 케이블

______케이블 선택

___접지와 차동 신호선

______공통 접지 유지

______분리된 신호선

___다중 버스 이용

______리피터 추가

______별 형태 구성하기



8장 무선 연결

___연결 매체와 변조 방식

______전송 주파수

______확산 스펙트럼 기술

______전송 신뢰성

___적외선

______송신과 수신

______IrDA

___무선 주파수

______전파 규정 준수

______주파수 선택

______연결 구성

______기타 RF 표준



9장 닷넷 SerialPort 클래스

___포트 사용하기

______포트 찾기

______포트 열기

______타임아웃

______수신 드레숄드

______포트 닫기

___데이터 전송

______바이트 전송

______텍스트 전송

___Stream 객체 사용

______BinaryReader 클래스와 BinaryWriter

______StreamReader와 StreamWriter 클래스

___포트 설정 저장하기

______애플리케이션 설정 구조

______콤보박스 예제



10장 닷넷을 활용한 포트 제어와 전송

___데이터 수신

______타임아웃 설정

______수신 데이터 감지

______수신 데이터 모으기

______효율적인 전송 방법

___데이터 전송

______타임아웃 방지

______애플리케이션 블록킹 없이 전송하기

______버퍼 오버플로우 방지

______효율적인 전송 방법

___흐름 제어

______메소드 선택

______흐름 제어 신호 제어와 감시

___에러 처리

______예외

______ErrorReceived 이벤트

______수신 데이터 확인

___애플리케이션 구조

______ComPort 클래스 정의

______포트 설정용 콤보 박스

______애플리케이션 고유 이벤트



11장 임베디드 시스템용 포트

___마이크로컨트롤러의 시리얼 포트

______PIC18F4520 칩

______Enhanced UART

___레지스터

______포트 제어와 구동

______통신 속도 설정

______인터럽트

______기본 순서

___포트 구동

______포트 설정

______데이터 전송

______데이터 수신

______인터럽트 활용

______흐름 제어

___포트 추가

______여러 개의 온칩 UART 사용

______펌웨어 UART 사용

______외장 UART 칩 사용



12장 네트워크 프로그래밍

___전송 관리

______메시지 전송 순서

______프로토콜

______다양한 프로토콜 활용

______디버깅 팁

___주소

______주소 할당

______주소 감지

______주소 값 유보

______메시지 형식 선정

______9비트 포맷



13장 RS-485 네트워크

___노드 연결

______트랜시버

______터미네이팅과 바이어싱

______케이블 연결

___프로토콜 연습

______주소

______메시지 포맷

___명령

______바이트 수신

______바이트 쓰기

___노드 폴링

______드라이버 활성화 신호 설정

______명령 전송

___폴링 응답

______기타 함수

______수신 데이터 디코딩



14장 USB 구조

___호스트와 디바이스

______호스트상의 드라이버 설정

______요구 사양

______호스트의 역할

______디바이스의 역할

______속도

______엔드포인트

___USB 전송

______전송 방식

______트랜잭션

______데이터 토글



15장 USB 컨트롤러 활용

___칩의 내부 구조

______시리얼 인터페이스 칩(TF232R)

______패러럴 인터페이스 칩(FT245R)

______개발용 모듈

___컨트롤러 이용

______드라이버

______제조사 고유 데이터 추가

______가상 COM 포트 구현

______RS-232에서 USB로 변환



16장 범용 USB 컨트롤러 활용

___통신 디바이스 클래스

______표준 문서

______기본 개념

______디바이스 컨트롤러

______호스트 드라이버

___추상화 제어 모델 사용

______POTS 모델

______가상 COM 포트

______요청

______통지

______성능 최대화

___디스크립터와 INF 파일

______디바이스 디스크립터

______설정 디스크립터

______통신 클래스 인터페이스 디스크립터

______데이터 클래스 인터페이스 디스크립터

______문자열 디스크립터

______INF 파일

______복합 디바이스

Jan Axelson 저자 Jan Axelson은 『USB 완전정복』, 『USB 대용량 저장장치』, 『임베디드 네트워킹』 등 많은 책을 집필했고, Circuit Cellar, Nuts & Volts, EDN 등의 여러 기술 간행물에 많은 기사를 기고했다.