임베디드기사 필기 05 — 하드웨어 ③ 주변장치 (UART·JTAG·I2C·RS-232·ADC/DAC)

임베디드기사 필기 05 — 하드웨어 ③ 주변장치 (UART·JTAG·I2C·RS-232·ADC/DAC)

1과목 [1-3] 주변장치 파트입니다.
RS-232 핀맵과 JTAG 5신호는 정확한 명칭 암기가 핵심이에요.

---

직렬 통신 인터페이스

 

UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) ⭐

비동기 직렬 통신 방식
별도 클록 신호 없이 시작/정지 비트로 동기화

 

 

UART 프레임 구조:

[시작비트(1)] [데이터(5~8)] [패리티비트(선택)] [정지비트(1~2)]

시작비트: 항상 0 (Low)
정지비트: 항상 1 (High)
패리티:  짝수(Even) 또는 홀수(Odd) 패리티

 

보레이트(Baud Rate):

초당 전송되는 심볼(Symbol) 수
일반적으로 9600, 115200 bps 사용

 

기출 문제

Q. UART 통신에서 시작 비트와 정지 비트의 값은?

A. 시작 비트는 0(Low), 정지 비트는 1(High)이다.

---

RS-232 ⭐⭐

컴퓨터와 주변장치 간 직렬 통신 표준 규격이에요.

주요 핀 신호

핀 이름	방향	역할
TXD (Transmitted Data)	DTE→DCE	데이터 송신
RXD (Received Data)	DCE→DTE	데이터 수신
RTS (Request To Send)	DTE→DCE	송신 요청
CTS (Clear To Send)	DCE→DTE	송신 허가
DSR (Data Set Ready)	DCE→DTE	장치 준비 완료
DCD (Data Carrier Detect)	DCE→DTE	반송파 감지
DTR (Data Terminal Ready)	DTE→DCE	단말 준비 완료

DTE (Data Terminal Equipment) — PC, 터미널
DCE (Data Communication Equipment) — 모뎀

 

기출 문제

Q. RS-232에서 DTE가 DCE에게 데이터를 보낼 준비가 됐음을 알리는 신호는?

A. RTS (Request To Send)

 

Q. RS-232에서 데이터를 수신하는 핀은?

A. RXD (Received Data)

---

JTAG (Joint Test Action Group) ⭐⭐

PCB 보드 수준의 테스트와 디버깅을 위한 표준 인터페이스예요.

 

JTAG 5신호 (반드시 암기!)

TCK  (Test Clock)        — 클록 신호
TMS  (Test Mode Select)  — 테스트 모드 선택
TDI  (Test Data In)      — 테스트 데이터 입력
TDO  (Test Data Out)     — 테스트 데이터 출력
TRST (Test Reset)        — 테스트 리셋 (선택적)

 

Boundary Scan

JTAG를 이용해 IC 핀 수준에서 테스트하는 기법
납땜 불량, 회로 단락 등을 발견 가능

 

기출 문제

Q. JTAG의 5가지 신호를 모두 나열하시오.

A. TCK, TMS, TDI, TDO, TRST

 

Q. JTAG에서 테스트 데이터를 직렬로 입력하는 신호는?

A. TDI (Test Data In)

---

I2C (Inter-Integrated Circuit) ⭐⭐

필립스가 개발한 2선식 직렬 통신 프로토콜이에요.

 

I2C 특징

2선만 사용: SCL (Serial Clock) + SDA (Serial Data)
마스터-슬레이브 구조
다수의 슬레이브 연결 가능 (7비트 주소로 구분)
반이중(Half-duplex) 통신
속도: 표준 100Kbps, 고속 400Kbps

 

기출 문제

Q. I2C 통신에서 사용하는 2개의 신호선 이름은?

A. SCL (Serial Clock Line)과 SDA (Serial Data Line)

 

Q. I2C와 SPI의 차이점은?

A.

I2C: 2선(SCL+SDA), 마스터-슬레이브, 주소 기반 슬레이브 선택
SPI: 4선(SCK+MOSI+MISO+SS), 전이중(Full-duplex), SS로 슬레이브 선택

---

USB (Universal Serial Bus)

특징:
  전원 공급: 5V (버스 전원)
  핫플러그(Hot Plug): 연결·분리 즉시 인식
  플러그앤플레이: 자동 설치
  최대 속도: USB 2.0 = 480Mbps / USB 3.0 = 5Gbps

연결 구조: 허브를 통한 트리 구조 (최대 127개 장치)

---

ADC / DAC ⭐

 

ADC (Analog-to-Digital Converter) — 아날로그 → 디지털

분해능(Resolution) = 2ⁿ 단계 (n: 비트 수)
LSB(최소 변화 단위) = 기준 전압 / 2ⁿ

예: 기준 전압 5V, 8비트 ADC
분해능 = 2⁸ = 256 단계
LSB = 5V / 256 ≈ 0.0195V ≈ 19.5mV

 

DAC (Digital-to-Analog Converter) — 디지털 → 아날로그

디지털 값을 아날로그 전압으로 변환
스피커, 모터 제어 등에 사용

 

기출 문제

Q. 기준 전압 3.3V, 10비트 ADC의 LSB 값은?

A.

2¹⁰ = 1024
LSB = 3.3V / 1024 ≈ 0.00322V ≈ 3.22mV

 

Q. ADC의 분해능이란?

A. ADC가 구분할 수 있는 최소 아날로그 신호 단계 수로, n비트 ADC의 분해능은 2ⁿ이다.

---

각종 센서

초음파 센서 — 거리 측정 (음파 반사 시간 측정)
가속도 센서 — 가속도·기울기 측정 (MEMS 기반)
서미스터   — 온도 측정 (저항값 변화)
홀(Hall) 센서 — 자기장 측정 (모터 위치 감지)
광 센서(CdS) — 빛 세기 측정 (저항값 변화)

---

💡 실무에서는?

보안 SI 현장에서 산업용 제어 시스템(ICS/SCADA) 보안 프로젝트를 하다 보면 RS-232나 JTAG 포트를 통한 물리적 공격 벡터를 평가하는 경우가 있어요. 특히 JTAG 포트가 비활성화되지 않은 장비는 디버그 인터페이스를 통한 펌웨어 추출·변조 위험이 있어서, 임베디드 기기 보안 점검 시 JTAG/UART 포트 노출 여부를 확인하는 게 기본 체크 항목이에요.

---

핵심 정리

✅ UART: 시작비트=0, 정지비트=1, 비동기 통신
✅ RS-232 핀: TXD/RXD/RTS/CTS/DSR/DCD/DTR
✅ JTAG 5신호: TCK/TMS/TDI/TDO/TRST
✅ I2C 2선: SCL(클록) + SDA(데이터)
✅ USB: 5V, 핫플러그, 최대 127개 장치
✅ ADC 분해능 = 2ⁿ / LSB = Vref ÷ 2ⁿ

 

다음 편에서는 임베디드 펌웨어 — 스타트업코드·부트로더·OS 부트과정으로 이어갑니다!

 

궁금한 점은 댓글로 남겨주세요!

 

2026.08.07 - [자격증 정복/임베디드기사(기능사)] - 임베디드기사 필기 03 — 임베디드 하드웨어 ① 논리회로

임베디드기사 필기 03 — 임베디드 하드웨어 ① 논리회로

2026.08.08 - [자격증 정복/임베디드기사(기능사)] - 임베디드기사 필기 04 — 하드웨어 ② 컴퓨터구조 및 마이크로프로세서

임베디드기사 필기 04 — 하드웨어 ② 컴퓨터구조 및 마이크로프로세서