[전기전자 기초 #13] 시프트 레지스터(Shift Register)의 모든 것 | 데이터의 이동과 저장

안녕하세요 😊
오늘은 전기전자 회로에서 데이터가 순차적으로 이동하는 회로인
시프트 레지스터(Shift Register) 에 대해 알아보겠습니다.

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✅ 시프트 레지스터란 무엇인가요?

시프트 레지스터(Shift Register)는 플립플롭(Flip-Flop)을 직렬로 연결하여 데이터가 순차적으로 이동하는 회로입니다.
클럭 신호(Clock Signal)가 들어올 때마다 데이터가 한 단계씩 이동하며,
직렬 ↔ 병렬 변환, 메모리 저장, 신호 지연에 많이 사용됩니다.

💡 비유:
시프트 레지스터는 마치 컨베이어 벨트처럼 데이터가 한 칸씩 이동하면서 전달됩니다.

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🔌 시프트 레지스터의 주요 역할

 

역할	설명	예시
데이터 이동	신호를 한 칸씩 오른쪽 또는 왼쪽으로 이동	시리얼 통신
직렬 ↔ 병렬 변환	직렬 데이터를 병렬로, 병렬 데이터를 직렬로 변환	SPI, UART
메모리 저장	시간 순서대로 데이터 유지	버퍼, 래치(Latch)
신호 지연	클럭에 맞춰 데이터가 순차적으로 이동	타이밍 조절

 

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🧱 시프트 레지스터의 종류

 

종류	특징	용도
SIPO (Serial In Parallel Out)	직렬 입력 → 병렬 출력	UART 수신, LED 제어
PISO (Parallel In Serial Out)	병렬 입력 → 직렬 출력	SPI 통신, 데이터 전송
SISO (Serial In Serial Out)	직렬 입력 → 직렬 출력	데이터 지연, 버퍼
PIPO (Parallel In Parallel Out)	병렬 입력 → 병렬 출력	빠른 데이터 전송

 

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🎨 시프트 레지스터의 기본 구조

1. Serial In Parallel Out (SIPO)
   • 직렬로 들어온 데이터를 클럭 신호에 맞춰 병렬로 출력합니다.
   • 예를 들어, 1010이 직렬로 입력되면 네 개의 출력 단자로 동시에 출력됩니다.
2. Parallel In Serial Out (PISO)
   • 병렬로 입력된 데이터를 클럭 신호에 맞춰 직렬로 전송합니다.
   • 네 개의 입력이 동시에 들어와 순서대로 직렬 출력됩니다.

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📐 SIPO와 PISO 예시

✔️ SIPO 진리표

Clock	Serial In	Q0	Q1	Q2	Q3
0	1	0	0	0	1
1	0	1	0	0	0
2	1	0	1	0	0
3	1	1	0	1	0

 

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✔️ PISO 진리표

ClockParallel In (D3, D2, D1, D0)Serial Out

 

Clock	Parallel In (D3, D2, D1, D0)	Serial Out
0	1 0 1 1	1
1	- - - -	1
2	- - - -	0
3	- - - -	1

 

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🔄 시프트 방향과 활용

 

방향	설명	예시
Right Shift	데이터가 오른쪽으로 이동	시리얼 수신 버퍼
Left Shift	데이터가 왼쪽으로 이동	시리얼 송신 버퍼

 

💡 실무 팁:
시프트 레지스터는 SPI, I2C, UART 통신에서 직렬 ↔ 병렬 변환에 필수적입니다.

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⚡ 실무에서 시프트 레지스터 활용 예시

 

용도	설명
🔋 LED 제어	직렬로 데이터를 전송하여 여러 LED를 동시 제어
🌐 UART 통신	직렬 데이터를 병렬로 변환하여 CPU와 통신
🖥️ 버퍼 메모리	데이터 전송 중 신호 지연 없이 임시 저장
📡 시리얼 통신 인터페이스	데이터 전송 속도 향상

 

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🧠 오늘의 요약

• 시프트 레지스터(Shift Register)는 데이터를 순차적으로 이동시키는 디지털 소자입니다.
• 직렬 ↔ 병렬 변환, 신호 지연, 데이터 이동에 사용됩니다.
• SIPO, PISO, SISO, PIPO 등 다양한 구조가 있으며, 용도에 맞게 선택합니다.
• LED 제어, UART 통신, 버퍼 메모리 등에서 핵심 역할을 합니다.

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🔄 시프트 레지스터의 구조와 동작 방식

• SIPO (Serial In Parallel Out): 직렬 입력 → 병렬 출력
• PISO (Parallel In Serial Out): 병렬 입력 → 직렬 출력
• SISO (Serial In Serial Out): 직렬 입력 → 직렬 출력
• PIPO (Parallel In Parallel Out): 병렬 입력 → 병렬 출력

클럭 신호가 들어올 때마다 컨베이어 벨트처럼 한 칸씩 밀려 이동합니다.
UART 통신, LED 제어, 버퍼 메모리 등에서 널리 사용되며,
간단한 논리 회로만으로도 큰 데이터 흐름을 제어할 수 있습니다.

 

📌 다음 글 예고
다음 시간에는 디코더(Decoder)와 인코더(Encoder)에 대해 알아보겠습니다.

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