임베디드 시스템과 마이크로컨트롤러 통신에서 가장 많이 사용되는 직렬 통신 방식인 USART와 UART. 두 용어가 자주 혼동되지만, 동작 방식과 성능 면에서 뚜렷한 차이가 있습니다. 이 글에서는 두 통신 모드의 핵심 특징과 차이점을 체계적으로 살펴보겠습니다.
USART(Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter)란?
USART는 '범용 동기/비동기 송수신기'로, 이름 그대로 동기식과 비동기식 통신을 모두 지원하는 인터페이스입니다. 주요 특징은 다음과 같습니다.
- 반이중(Half-duplex) 방식을 기본으로 사용합니다.
- UART에 비해 통신 속도가 더 빠릅니다.
- 데이터 신호뿐만 아니라 클럭(clock) 신호를 함께 사용하여 동작합니다.
- 데이터를 블록 단위로 전송합니다.
- 필요에 따라 UART처럼 비동기 모드로 동작할 수 있습니다.
- 구조적으로 UART보다 복잡하지만 유연성이 높습니다.
- 클럭 신호를 통해 타이밍 정보를 얻기 때문에, 수신 측이 송신 측의 전송 속도(보레이트)를 미리 알 필요가 없습니다.
- 데이터는 일정하고 고정된 속도로 전송됩니다.
UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)란?
UART는 '범용 비동기 송수신기'로, 클럭 신호 없이 데이터 신호만으로 통신하는 비동기식 전용 인터페이스입니다. 주요 특징은 다음과 같습니다.
- 전이중(Full-duplex) 방식을 사용하여 송신과 수신을 동시에 처리할 수 있습니다.
- USART에 비해 통신 속도가 상대적으로 느립니다.
- 데이터 신호만으로 동작하며 별도의 클럭 라인이 필요 없습니다.
- 데이터를 바이트 단위로 하나씩 순차 전송합니다.
- USART처럼 동기식 모드로는 동작할 수 없습니다.
- 구조가 단순하여 구현이 쉽고 하드웨어 부담이 적습니다.
- 정보와 연관된 클럭 신호가 없으므로, 수신 측은 수신 전에 반드시 송신 측의 보레이트(baud rate)를 사전에 설정해야 합니다.
- 양측의 보레이트만 일치하면 다양한 속도로 데이터를 전송할 수 있습니다.
USART vs UART 핵심 차이 요약
| 구분 | USART | UART |
|---|---|---|
| 통신 방식 | 동기 + 비동기 모두 지원 | 비동기 전용 |
| 듀플렉스 | 반이중(Half-duplex) | 전이중(Full-duplex) |
| 속도 | 상대적으로 빠름 | 상대적으로 느림 |
| 클럭 신호 | 사용함 | 사용하지 않음 |
| 데이터 전송 단위 | 블록 단위 | 바이트 단위 |
| 복잡도 | 복잡함 | 단순함 |
| 보레이트 설정 | 사전 설정 불필요(클럭 기반) | 사전 설정 필수 |
마무리
정리하자면, USART는 클럭 신호를 활용하는 동기 통신까지 지원하는 확장형 인터페이스이고, UART는 단순성과 안정성에 초점을 맞춘 비동기 전용 인터페이스입니다. 고속·안정적인 통신이 필요하거나 외부 클럭을 활용할 수 있는 환경이라면 USART가 적합하고, 회로 구성을 단순하게 유지하면서 표준적인 직렬 통신만 필요하다면 UART가 효율적인 선택입니다. 프로젝트의 요구 사항에 따라 두 방식을 적절히 선택하시기 바랍니다.