통신 방식최대 속도통신 거리통신 방식배선 수멀티노드 지원용도 및 특징
| I2C | ~3.4 Mbps | Half Duplex | 2 (SCL, SDA) | O | 저속, 짧은 거리, 센서와 MCU 간 통신에 적합 | |
| SPI | ~50+ Mbps (보통 10 Mbps 이하) | <1 m | Full Duplex | 4 (MOSI, MISO, SCK, SS) | △ (멀티 슬레이브는 가능, SS 선 필요) | 고속, 짧은 거리, 플래시 메모리, ADC, LCD 등 |
| Ethernet (10BASE-T) | 10 Mbps | 100 m | Full Duplex | 2 or 4 pairs (UTP) | O | 중속, 네트워크 기기용 |
| Ethernet (100BASE-TX) | 100 Mbps | 100 m | Full Duplex | 2 pairs (UTP) | O | 고속, 안정적인 네트워크 연결 |
| RS-232 | ~115.2 kbps (이론상 ~1 Mbps) | ~15 m (최대 50 ft) | Full Duplex | 3 (TX, RX, GND) | X | PC-장비 간 직렬 통신, 짧은 거리 |
| RS-422 | ~10 Mbps | ~1,200 m | Full Duplex | 4 (TX±, RX±) | X | 장거리 고속 통신, 노이즈에 강함 |
| RS-485 | ~10 Mbps (거리 짧을 때) | ~1,200 m | Half Duplex | 2 (A, B) | O (32 devices 이상) | 산업 자동화, 장거리 멀티 노드 통신 |
- I2C/SPI: MCU 내부 통신용, 짧은 거리, 주변 장치 제어에 사용
- Ethernet: 인터넷/네트워크 기반 고속 통신, 멀티 디바이스 지원
- RS232/422/485: 직렬 통신, 산업 현장에서 여전히 많이 사용됨
- RS232: 1:1, 짧은 거리
- RS422: 1:1, 장거리
- RS485: 1:N, 장거리
통신 방식현실적 최대 속도안정적 케이블 길이특징 및 설명
| I2C | ~100 kbps (일반적) | 거리 늘릴수록 풀업 저항 조정 필요. 고속 모드일수록 거리 짧아짐 | |
| SPI | ~10 Mbps 이하 | <1 m (최대 2~3 m 정도까지 가능) | 고속이지만 클럭 신호 지터, 반사 때문에 거리 제한 큼 |
| Ethernet (10BASE-T) | 10 Mbps | 최대 100 m (Cat5) | 네트워크 규격에 따른 고정 길이, 스위치/허브로 연장 가능 |
| Ethernet (100BASE-TX) | 100 Mbps | 최대 100 m (Cat5e 이상) | Cat5e 이상 사용 권장, 실드 없는 환경에서도 안정적 |
| RS-232 | ~115.2 kbps (일반) | ~15 m (이론적 최대 50 ft) | 고속일수록 길이 줄어듬. 케이블 품질 따라 달라짐 |
| RS-422 | ~1 Mbps (1,200 m), |
최대 1,200 m | 속도-길이 트레이드오프 있음. 차동 신호로 노이즈 강함 |
| RS-485 | ~100 kbps (1,200 m), |
최대 1,200 m | 멀티 노드 가능, 길이 늘릴수록 속도 낮춰야 안정 |
각 통신은 길이가 길어질 수록 속도를 낮춰야 정상 동작을 하는게 일반적이다.
아래 그래프는 최대치를 기반으로 만들었으며,
노이즈가 없이 고속으로 통신하기 위해서는 케이블의 종류를 선정을 해야되고, 길이를 짧게 해야 한다.
임피던스 메칭이 필요한 경우도 있다. 설계시 고려 해야한다.
속도 ↑
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| ● Ethernet (100 Mbps @ 100m)
| ● Ethernet (10 Mbps @ 100m)
| ● RS-422 (~10 Mbps @ 10~100m)
| ● RS-485 (~100 kbps @ 1km / ~10 Mbps @ 10m)
| ● RS-232 (~115.2 kbps @ 15m, 고속 시 거리 단축됨)
| ● SPI (~10 Mbps @ ~1m)
| ● I2C (~100 kbps @ ~1~2m)
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|________________________________________________ 거리 →
1m 10m 100m 1,000m (1km)
- I2C/SPI: 짧은 거리 고속 (PCB, 내부 통신)
- RS232/422/485: 거리 늘릴 수 있지만 속도 낮아짐
- Ethernet: 정해진 규격(100 m 이내) 내에서 고속 유지
다음 글은 각 통신의 원리와 테스트 하는 글을 연제 할 예정이다.
장비는 아두이노를 우선 할 예정이고, 이후 stm32, atmega 칩을 사용한 보드를 사용 할 예정이다.
이후, 샘플 PCB를 제작하여 각 통신을 시험할 수 있게 구성할 예정이다.
PCB 설계는 무료 라이센서인 Kicad를 사용 할 예정이다.
조회수가 올라가고, 광고를 통한 수익이 발생하면 측정장비를 구매, 측정 데이터도 공유 할 예정이다.
오픈소스를 통해 공개 예정이며, 위키등록도 목표로 해본다.