Sciences de l Ingénieur. Transmission de l information.

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1 Lycée St-Eloi, 9 Avenue Jules Isaac Aix en Provence Nom : _ Date : _ Sciences de l Ingénieur Support de cours Terminale S S.I Transmission de l information. Identifier les supports de communication Analyser les formats et les flux d information

2 1 INTRODUCTION Chaine d Information Consignes Acquérir les informations. Traiter les informations. Communiquer les informations. Infos. M.O.E Ordres Energie Alimenter Distribuer l Energie Chaine d Energie Convertir l Energie Transmettre l Energie Agir sur la M.O M.O.S 1.1 Signaux et canaux de transmission Les systèmes communiquent entre eux au moyen de signaux. Un signal est porteur d une grandeur physique variable contenant l information à transmettre entre une source et son récepteur. Cette grandeur peut être électrique, optique, acoustique, ou vibratoire Terminale S - page 2 - S.I

3 Un signal quelconque peut être décomposé en une somme de signaux sinusoïdaux. Le signal occupe donc une plage de fréquence comprise entre la fréquence du fondamental et celle du dernier harmonique. Le canal de transmission est le support physique qui va permettre d acheminer l information. Il existe une très grande variété de supports : Une ligne électrique. Elle véhicule un courant électrique. L air permet de propager les sons. Une fibre nerveuse. Le vide transmet la lumière, et les ondes radioélectriques. Note : Nous n aborderons ici que le cas des transmissions basées sur des signaux électriques. Un canal de transmission se comporte comme un filtre qui atténue plus ou moins le signal en fonction de sa fréquence. La bande passante du canal se situe dans la zone la moins atténuée. Terminale S - page 3 - S.I

4 1.2 Transmissions en «bande de base» et modulation Transmission en bande de base Lorsque le spectre du signal à transmettre se situe dans la bande passante du canal de transmission, celui-ci peut directement acheminer le signal. On appelle cela une transmission en «bande de base» Modulation du signal Il est fréquent que le spectre du signal à transmettre soit situé en dessous de la bande passante du canal. On effectue, dans ce cas, une opération appelée «modulation» qui a pour but de décaler le spectre du signal pour le rendre compatible avec le canal de transmission. Note : Ce cours n abordera que la transmission de signaux en bande de base. Terminale S - page 4 - S.I

5 2 TRANSMISSION DE L INFORMATION NUMERIQUE 2.1 Introduction Les systèmes actuels de traitement de l information reposent très largement sur les technologies numériques. Lorsque plusieurs systèmes sont amenés à communiquer, ils doivent échanger des «données» numériques, à des débits et sur des distances très variables. Exemples : A l intérieur d une automobile, les différents calculateurs (freinage, injection, etc.) doivent pouvoir communiquer. Le volume d information échangé est relativement faible, et la distance à parcourir n excède pas quelques mètres. Le débit maximal est de 1 Mb/s Un téléphone portable doit échanger des informations avec l antenne relais la plus proche, le débit est de 24,7 kb/s, la distance parcourue peut aller de quelques mètres à quelques kilomètres. La sonde spatiale «Voyager 1» transmet toujours des informations alors qu elle se trouve à km de la terre. Le débit est de 1,4 kb/s. 2.2 L information numérique La plus petite unité d information numérique est le Bit (Binary Digit), un bit ne peut prendre que deux valeurs, appelées généralement 0 et 1, ou encore Vrai ou Faux. Ces deux états peuvent être représentés par des grandeurs électriques, par exemple une tension. La transmission d une information numérique composée de plusieurs bits va entrainer l apparition d un signal électrique variable. Exemple : On souhaite transmettre la valeur hexadécimale (AA) 16 (AA) 16 = ( ) 2 Terminale S - page 5 - S.I

6 Calculer la fréquence du signal lorsque l on transmet le message en 1ms? Refaire le calcul pour une durée de transmission de 10μs. Conclusion : Exercice : Le téléchargement d un fichier de 3MiB a duré 3 minutes et 45s. Quel était le débit de la transmission? 3 DIFFERENTS TYPES DE LIAISONS NUMERIQUES La communication entre deux machines numériques peut-être réalisée par différentes techniques : Terminale S - page 6 - S.I

7 VSS VDD VEE RS RW E D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Transmission de l Information. Deux grandes familles de liaisons numériques : 3.1 Liaison parallèle Dans le mode parallèle, on transmet la totalité du mot binaire sur autant de fils qu il y a de bits pour constituer ce mot (généralement 8, ou 16). Ce mode de transmission est très rapide, mais nécessite un grand nombre de liaisons, c est pourquoi il est très rarement utilisé sur de longues distances. On le rencontre, par exemple, dans les ordinateurs pour relier la carte mère aux différentes cartes filles (carte vidéo, carte réseau, etc.). L exemple ci-dessous illustre la liaison entre un microcontrôleur et un afficheur LCD. Lignes de contrôle LCD1 LM016L U1 OSC1/CLKI RC0/T1OSO/T1CKI MCLR/VPP RC1/T1OSI/CCP2A RC2/CCP1 RA0/AN0 RC3/SCK/SCL RA1/AN1 RC4/SDI/SDA RA2/AN2/VREF- RC5/SDO RA3/AN3/VREF+ RC6/TX/CK RA4/T0CKI RC7/RX/DT RA5/AN4/SS/LVDIN RA6/OSC2/CLKO RD0/PSP0 RD1/PSP1 RB0/INT0 RD2/PSP2 RB1/INT1 RD3/PSP3 RB2/INT2 RD4/PSP4 RB3/CCP2B RD5/PSP5 RB4 RD6/PSP6 RB5/PGM RD7/PSP7 RB6/PGC RB7/PGD RE0/RD/AN5 RE1/WR/AN6 RE2/CS/AN7 PIC18F Lignes de données Les lignes de donnés servent à l échange d informations entre le microcontrôleur et l afficheur. La ligne E permet de synchroniser les échanges : Lorsque E=1, l information présentée sur le bus par le microcontrôleur est mémorisée par l afficheur. Lorsque E=0, l afficheur ignore l information présente sur le bus, le microcontrôleur peut écrire une nouvelle donnée. Terminale S - page 7 - S.I

8 Les caractères sont codés en ASCII (table ci-dessous). 000 (nul) 016 (dle) 032 sp P 096 ` 112 p 001 (soh) 017 (dc1) 033! A 081 Q 097 a 113 q 002 (stx) 018 (dc2) 034 " B 082 R 098 b 114 r 003 (etx) 019 (dc3) 035 # C 083 S 099 c 115 s 004 (eot) 020 (dc4) 036 $ D 084 T 100 d 116 t 005 (enq) 021 (nak) 037 % E 085 U 101 e 117 u 006 (ack) 022 (syn) 038 & F 086 V 102 f 118 v 007 (bel) 023 (etb) 039 ' G 087 W 103 g 119 w 008 (bs) 024 (can) 040 ( H 088 X 104 h 120 x 009 (tab) 025 (em) 041 ) I 089 Y 105 i 121 y 010 (lf) 026 (eof) 042 * 058 : 074 J 090 Z 106 j 122 z 011 (vt) 027 (esc) ; 075 K 091 [ 107 k 123 { 012 (np) 028 (fs) 044, 060 < 076 L 092 \ 108 l (cr) 029 (gs) = 077 M 093 ] 109 m 125 } 014 (so) 030 (rs) > 078 N 094 ^ 110 n 126 ~ 015 (si) 031 (us) 047 / 063? 079 O 095 _ 111 o 127 Exemple : On veut afficher «St-ELOI» : Caractère S t - E L O I Code ASCII en décimal Code ASCII en binaire Terminale S - page 8 - S.I

9 Chronogrammes : 3.2 Liaison série Lors d une liaison série, les bits du mot à transmettre ne sont plus envoyés simultanément sur plusieurs lignes différentes, mais les uns après les autres sur une même ligne. L opération qui consiste à transformer une donnée présente sur un bus parallèle en une donnée série s appelle sérialisation. Terminale S - page 9 - S.I

10 La donnée sérialisée peut être transmise dans l ordre LSB en premier, il s agit alors d une transmission en mode Little Endian. Dans le cas contraire il s agit d une transmission en mode Big Endian. Exemple : Transmission du caractère E (code ASCII (69) 10 = ( ) 2 ) : Mode Little Endian : Mode Big Endian : Il existe deux grandes familles de liaisons séries : les liaisons synchrones, et les liaisons asynchrones. Terminale S - page 10 - S.I

11 3.2.1 Liaison série synchrone Transmission de l Information. Ce type de liaison utilise une ligne pour le signal à transmettre et une autre ligne (appelée horloge) pour synchroniser les échanges. Lorsque le signal d horloge est actif, le récepteur lit la donnée présentée par l émetteur. Lorsque le signal d horloge est inactif, le récepteur ne lit plus la donnée, et l émetteur peut placer une nouvelle donné sur la ligne Liaison série asynchrone (type RS232) Dans une liaison série asynchrone, l horloge n est pas transmise. L émetteur et le récepteur possèdent tous les deux leurs propres horloges, qui doivent être de même fréquence. Afin que l horloge du récepteur puisse se synchroniser sur celle de l émetteur, chaque octet transmit est encadré par un bit de START et un bit de STOP. Constitution d une trame : La transmission est effectuée en mode Little Endian Les données sont précédées d un bit de START toujours à 0 Les données sont suivies d un bit de STOP toujours à 1 Terminale S - page 11 - S.I

12 Constitution d une trame avec bit de parité : Transmission de l Information. Il s agit d un mécanisme destiné à détecter une éventuelle erreur de transmission. On dit qu un mot est PAIR lorsque le nombre total de bits à 1 qui le composent est pair ; par exemple le mot est pair, et le mot est impair. Dans le protocole de liaison on peut convenir de ne transmettre que des mots pairs ou impairs. Par exemple, si le protocole prévoit un contrôle de parité pair, et que le mot envoyé contient naturellement un nombre impair de bits, le bit de parité est positionné à un afin de rendre pair le nombre total de bit. En cas d erreur de transmission, (si un bit change d état), la parité n est plus respectée, ce qui permet au récepteur de détecter l erreur. Exercice : Représenter la trame «SI» en utilisant la parité paire. 4 LIAISON POINT A POINT Une liaison point à point est une liaison établie entre deux et seulement deux machines. Il existe trois types de liaisons point à point. Terminale S - page 12 - S.I

13 4.1 Liaison simplex Transmission de l Information. Avec ce type de liaison, la communication entre les deux machines ne peut avoir lieu que dans un seul sens. 4.2 Liaison half duplex Avec ce type de liaison, la communication entre les deux machines peut avoir lieu dans les deux sens, mais pas simultanément. 4.3 Liaison full duplex Avec ce type de liaison, la communication entre les deux machines peut avoir lieu dans les deux sens simultanément. Terminale S - page 13 - S.I