COMMUNIQUER. Communiquer Page 1 sur 7 07/02/06

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1 COMMUNIQUER 1. Présenaion Communiquer, c'es échanger des informaions. Tou représenan du règne animal communique avec ses congénères. Il arrive même à cerains végéaux de communiquer. Les animaux échangen un nombre relaivemen rédui d'informaions. Ils on pariculièremen développé un des cinq sens pour aeindre des performances qui nous laissen inerrogaifs. Un papillon de nui uilise la communicaion olfacive, il es capable de percevoir sa femelle à plus d'un kilomère. Les manchos se reconnaissen à l'oreille. La luciole communique par un code visuel. À chaque fois, on peu mere en évidence rois paries dans l'échange : L'informaion elle-même Son suppor Le code employé pour la ransmere Exemple : Le mancho arrivan de sa pêche semble dire "je suis de reour", le poussin "je suis ici". C'es une informaion de reconnaissance. Le suppor es le son Le code es consiué par des sons de fréquences pariculières. Pour augmener les possibiliés de codage, le mancho éme deux sons simulanémen. 2. Bref hisorique La ransmission de l'informaion s'es longemps faie par l'inermédiaire d'un messager, cela prenai du emps e éai risqué. Les applicaions de l'élecricié on permis la ransmission de l'informaion sur de longues disances, insananémen e de manière sûre. Le problème, au débu, éai de ransmere un exe sur une ligne conducrice (ou sur une liaison Herzienne) qui ne connaî que deux éas, présence ou absence de ension. Il a fallu invener des sysèmes de codage de l'informaion qui iennen compe des possibiliés echniques de l'époque Le code Morse Éan donné qu'il n'éai pas encore possible de ransmere la parole, il fallai uiliser un code rès simple n'uilisan que la présence e l'absence de ension. Or l'absence de ension peu avoir deux significaions : pas de message ou inervalle de séparaion à l'inérieur d'un message. Le code Morse résou le problème en créan deux symboles de présence de ension, le poin e le rai. Le poin es une présence coure de ension e le rai une présence longue. Une lere ou un chiffre son représenés par un ensemble de poins e de rais, un silence cour perme de disinguer deux symboles, un silence long sépare deux caracères. La récepion peu se faire de manière sonore ou par un enregisremen sur bande de papier. Selon cee descripion on peu considérer que le code Morse uilise rois symboles, le poin, le rai e le silence. Il es facile de rerouver ce que son l'informaion e le suppor, le code vien d'êre décri, on peu cependan remarquer que le exe es décomposé en ses leres e chaque lere es codée, le exe n'es pas envoyé d'un bloc, pas plus que chaque lere. Le emps n'inervien pas dans le décodage de l'informaion Le code Baudo Émile Baudo a invené le éléimprimeur, que l'on appelle mainenan Telex. On peu voir ce appareil comme une machine à écrire spéciale : l'acion sur une ouche réalise une raducion de la lere vers une forme élecrique, selon le code Baudo. Le récepeur réalise l'opéraion inverse e imprime le exe. Cee fois le code n'uilise que deux symboles, la présence ou l'absence de ension. Chaque caracère es codé par un ensemble de cinq symboles, c'es à dire que le code Baudo ne perme de ransmere que 32 caracères différens. Grâce à une asuce analogue à Communiquer Page 1 sur 7 07/02/06

2 la ouche "majuscule" on pouvai ransmere les 26 leres de l'alphabe, les chiffres e quelques signes echniques. Un problème imporan se pose : commen faire la disincion enre deux symboles conigus ideniques? Le emps joue un rôle imporan dans ce code. Éan donné que la durée de chaque symbole, présence ou absence, es idenique, la disincion se fai en lisan les symboles au ryhme d'une horloge. insans des cinq écriures horloge caracère Aure problème imporan : en absence de ransmission la ligne es au niveau bas. Que se passe--il si le premier momen 1 du caracère es un niveau bas, commen le disinguer du niveau bas du repos? 3. Le code ASCII insans des cinq lecures C'es une exension du principe du code Baudo, il comprend 128 ou 256 caracères codés en binaires. Si les précédens codes ne son plus en usage, le code ASCII es universellemen uilisé dans les ordinaeurs pour raduire les caracères d un exe afin qu il puisse êre raié de manière informaique. Chaque caracère es radui par un oce 2. L ordinaeur peu disinguer un oce représenan un caracère d un oce représenan aure chose car il sai s il manipule un exe ou aure chose. Ci-dessous, un exrai de la able des caracères ASCII dans sa représenaion hexadécimale A 0B 0C 0D OE 0F sp! " # $ % & ' ( ) * +, -. / : ; < = >? A B C D E F G H I J K L M N O 50 P Q R S T U V W X Y Z [ \ ] ^ _ 60 a b c d e f g h i j K l m n O 70 p q r s U v w x y z { bar } ~ DEL Le caracère "barre vericale" es représené par bar pour ne pas êre confondu avec L minuscule. Les case blanches coniennen des caracères echniques hors suje ici. La lere A sera représenée par l'oce dans la mémoire de l'ordinaeur. Cee able conien 128 caracères (visibles ou non) Tous les caracères son codés avec 7 bis Il exise égalemen un code di éendu, il comprend 256 caracères qui son alors codés avec 8 bis. 1 On appelle momen, la durée séparan deux insans d écriure successifs, c es aussi la période de l horloge. 2 un oce es un ensemble de hui chiffres binaires, les premiers ordinaeurs manipulaien leurs données sous forme d oces. c es pour cee raison que l oce ser encore d unié de mesure de capacié des disques durs. Communiquer Page 2 sur 7 07/02/06

3 4. La liaison de ype Cenronic Cee liaison ser à ransmere un exe à une imprimane de la façon suivane : L'ordinaeur es relié à l'imprimane par un câble possédan une vingaine de conduceurs, on rouve un fil pour chacun des bis de l'oce, rois fils de proocole e d'aures plus echniques. En plus de l'informaion, du suppor e du code, on rouve la noion de proocole c'es à dire de convenions nécessaires à la bonne compréhension enre l'émeeur e le récepeur. Ici le proocole es simple : L'émeeur place les fils du câble correspondan à la donnée, aux niveaux logiques indiqués par l'oce à ransmere. Il averi le récepeur que le caracère es disponible en plaçan le fil STROBE au 0 logique Grâce à un fil pariculier, BUSY, l'imprimane indique qu'elle es occupée à raier le caracère, elle donne le même renseignemen d'une aure manière par le fil ACK. Ordinaeur Srobe Oce = 7 f ils Imprimane la liaison de ype Cenronic es mainenan en déclin, elle es remplacée par la liaison USB qui es de ype série. Busy Ack Il fau reenir de ce paragraphe qu'il exise une façon de ransmere un fichier qui raie un caracère dans son enier, on appelle cee façon, la liaison parallèle. Tous les bis de l'oce son ransmis en même emps, en parallèle. Il es nécessaire de mere en place un proocole pour que l'échange se fasse correcemen. Ce ype de liaison es rapide e simple à mere en œuvre mais il a deux inconvéniens - Nécessié d'un câble comprenan un grand nombre de conduceurs - La longueur de ce câble es limiée à environ 1,5 m pour des raisons echniques. 5. La liaison série Le principe de la liaison série exise depuis l'invenion d'émile Baudo, il s'agissai de l'adaper aux besoins des ordinaeurs. Le problème principal es de ransmere les caracères, sur de grandes disances e sur une ligne conducrice ne comprenan que deux fils. Cee ligne à éé remplacée par la suie par le éléphone. Pas quesion, ici, d'employer la vingaine de fils de la liaison Cenronic. Le principe d'e.baudo à éé conservé : les chiffres binaires du code ASCII des caracères circulen les uns derrière les aures sur la ligne bifilaire du éléphone. Deux problèmes se son posés : - La ligne éléphonique es incapable de ransporer correcemen des données de ype logique, la forme recangulaire du signal es alérée par son passage dans le éléphone. Il fau invener une adapaion enre la ligne éléphonique e l'ordinaeur : le modem. - Là encore il fau uiliser un proocole La liaison série asynchrone La liaison es die asynchrone car les caracères peuven êre présenés à des insans quelconques sur la ligne. Bien sûr une fois la ransmission d'un caracère commencée, elle se fai au ryhme d'une horloge comme présené ci-dessus. La liaison éan asynchrone il fau un moyen pour annoncer le débu de la ransmission d'un caracère. Nous commençons à éudier le proocole de ransmission. Le principe de la ransmission de Baudo nous monre qu'il fau écrire e lire les chiffres binaires au ryhme d'une horloge. Or, ici, il n'y a pas de ransmission de l'horloge de l'émeeur vers le récepeur. Le récepeur e l'émeeur possèden chacun une horloge, elles doiven êre synchronisées au débu de la ransmission d'un caracère : encore une raison de marquer le débu de la ransmission. Communiquer Page 3 sur 7 07/02/06

4 5.2. Archiecure simplifiée des composans d'une liaison série Périphérique série Microprocesseur Adapaion de ension Conneceur TTL TTL Le microprocesseur ransme les oces au périphérique série qui le décharge d'un cerain nombre de âches, en pariculier de la décomposiion de l'oce en ses élémens, les chiffres binaires. C'es la ransformaion parallèle-série. Dans l'aure sens, le périphérique réalise la ransformaion série-parallèle. Microconrôleur Le périphérique raie le proocole c'es à dire qu'il se charge d'inclure le bi de sar e le bi de sop ainsi que le bi de parié 3 si nécessaire L'adapaion de ension enre le périphérique série e le conneceur RS ension 0 logique 1 logique La descripion présenée ci-dessous fai référence aux signaux que l'on peu relever sur le conneceur exerne RS232. La norme RS232 impose des plages de ensions pour représener les niveaux logiques. Ceci perme de limier l'incidence des parasies e aures inerférences présens sur la ligne de ransmission enre les deux poses. Il fau se rappeler que le microprocesseur e le périphérique d'adapaion à la liaison série fournissen leurs informaions sous forme de ensions logique de ype TTL. Il exise donc un circui de ranslaion des ensions enre le périphérique e le conneceur RS Le bi de sar e le bi de sop Explorons le conneceur de liaison série qui se rouve à l'arrière de l'ordinaeur. Mesurons la ension de la ligne d'émission alors qu'elle es au repos, nous rouvons 12V environ. Au repos, l'émeeur mainien la ligne d'émission à 12 V. Pour marquer le débu d'une ransmission, il suffi d'amener la ension de cee ligne à une valeur différene de 12 V pendan une période d'horloge. Cee valeur es choisie à 12 V Nous venons de décrire le bi de sar. À la fin de la ransmission d'un caracère il fau s'assurer que la ligne reprenne sa valeur de repos pendan une durée déerminée, en général une période d'horloge, c'es le bi de sop 4. Repos Bi de Sar Bi de Sop 12 V Caracère Hui périodes d'horloge -12 V 3 Les noions son expliquées dans les paragraphes suivans 4 Le bi de sop peu durer 1 ou 1,5 ou 2 périodes d'horloge. Communiquer Page 4 sur 7 07/02/06

5 5.5. Le conrôle de l'inégrié des données ransmises Il s'agi de donner au récepeur, la possibilié de vérifier que la donnée qu'il vien de recevoir es conforme à celle qui a éé envoyée. Plusieurs moyens son disponibles, cerains se conenen de déecer l'erreur évenuelle, d'aures peuven, en plus, la corriger. Selon le degré de sécurié souhaié, la quanié d'informaion à ransmere varie. Pour déecer e corriger une erreur, il faudra plus d'informaions que pour la déecer uniquemen, l'informaion à ransmere es doublée, on di qu'il y a redondance d'informaion. Ces informaions supplémenaires ralenissen la ransmission. Le proocole de la liaison série de base uilise un moyen de déecion de l'erreur simplifié qui consise à coder l'informaion ransmise afin qu'elle conienne oujours un nombre pair (ou impair) de 1 logiques. Le récepeur vérifie si le nombre de 1 reçus es bien pair (ou impair), si c'es le cas la ransmission es déclarée bonne sinon elle es considérée comme fausse. Un onzième bi, di bi de parié es ransmis avec le caracère selon le schéma ci-dessous. Le caracère pair (ou impair) du nombre de 1 ransmis ien compe du bi de parié. Repos Bi de parié Bi de Sar Bi de Sop 12 V Caracère Hui périodes d'horloge -12 V En résumé, le bi de parié perme de ransmere un nombre pair (ou impair) de 1 logiques. Il prend la valeur 1 ou 0 selon les circonsances. On peu envisager le même genre de vérificaion avec un nombre impair de bis à 1. On parle de parié paire ou de parié impaire. L'efficacié du procédé es faible mais suffisane dans bien des cas L'horloge de ransmission L'écriure comme la lecure du caracère se fai au ryhme d'une horloge. Or pour des raisons de simplicié, l'horloge émerice n'es pas ransmise au récepeur. Ce dernier possède donc sa propre horloge qui doi êre synchronisée à celle de l'émeeur à chaque débu de ransmission d'un caracère, c'es un des rôles du bi de sar. Le fron descendan du bi de sar force l'horloge réceprice à présener égalemen un fron descendan. Les fréquences possibles pour cee horloge son définies par la norme, pour rendre hommage à E.Baudo, on a donné de nom de Baud à cee fréquence. On rouve donc, 4800 bauds ; 9600 bauds ; bauds ec 6. Différence enre Bauds e Bis/seconde Comme on l'a vu plus hau, le nombre de Bauds qualifie la fréquence de l'horloge de ransmission. Cerains procédés de codage de l'informaion peuven ransmere plus d'un bi par période d'horloge. il fau donc inroduire une unié nouvelle qui qualifie le débi de la ransmission. Cerains purises ne reiennen que les bis de données pour calculer le débi, ce qui fai que même dans le cas simple présené ci-dessus, le nombre de Bauds n'es pas égal au nombre de Bis par seconde. 7. Le conrôle de flux On appelle flux, le flo de caracères allan de l'émeeur vers le récepeur. Le conrôle de flux cherche à résoudre le problème suivan : Il s'agi de ransmere un grand nombre de caracères, un exe par exemple. Il se peu que le récepeur ai du mal à raier un si grand nombre de caracères à la viesse imposée par l'émeeur. Le récepeur peu réclamer la suspension de la ransmission. Il peu le faire de deux manières différenes : Communiquer Page 5 sur 7 07/02/06

6 - Soi en plaçan un niveau logique adéqua sur une borne pariculière du conneceur, on parle alors de conrôle maériel. Ce qui nécessie la présence d'un fil supplémenaire dans le câble de liaison. - Soi en envoyan en caracère pariculier 5 à l'émeeur c'es le conrôle logiciel. La reprise de la ransmission se fai soi en plaçan la sorie à la valeur logique de marche soi en envoyan un aure caracère convenionnel. 8. La configuraion d'un canal de ransmission Configurer la ransmission consise à donner des valeurs communes aux paramères de l'émeeur e du récepeur. On rouvera la fréquence des horloges Il fau indiquer si le caracère ASCII es codé sur 7 ou 8 bis, Le conrôle de la parié es-il envisagée, si oui, es-ce la parié ou l'imparié? Souhaie--on qu'il y ai un conrôle de flux? Si oui veu-on un conrôle maériel ou logiciel? Exemple : 9800 bauds, 8 bis de données, parié paire, sans conrôle de flux 9. Le modem 6 Les signaux logiques présenen des frons raides, or la ligne éléphonique es incapable de laisser passer ces frons raides. Le réseau éléphonique es prévu pour ransmere des fréquences comprises enre 300 e 3300 Hz. Il faudra converir le suppor de l'informaion, d'une ension à deux niveaux en deux signaux de fréquences différenes : c'es le rôle du modem. L'ordinaeur communique avec le modem grâce à un proocole consiué de signaux logiques. Le câble relian les deux appareils possède au minimum 9 conduceurs. Le ableau ci-dessous résume le dialogue enre l'ordinaeur (O) e le modem (M) Elémens de dialogue O : Je suis en marche M : Je suis en marche O : Je veux ransmere un exe M : Je suis prê à recevoir le exe O : Je ransmes le exe M : Je reçois le exe M : Ça sonne!!! M : La ligne es éablie avec le correspondan (poreuse) Signaux DTR acif DSR acif RTS acif CTS acif sur TxD sur RxD RI DCD acif Ci-dessous le brochage du conneceur de liaison série d'un ordinaeur Masse Terminal prê (DTR) Donnée émise (TXD) Donnée reçue ( RXD) Déecion de poreuse Déecion de sonnerie RI Permission d'émere CTS Demande d'émission RTS Modem prê (DSR) Remarque : le conneceur du modem es légèremen différen de celui de l'ordinaeur ce qui rend le câblage enre ordinaeur e modem facile : il suffi de relier direcemen les broches de même numéro. Pour connecer deux ordinaeurs enre eux, il fau procéder à un câblage spécial afin de faire croire aux ordinaeurs qu'ils son reliés à des modems. L'éude du ableau ci-dessus perme de réaliser le câblage. 5 ce n'es ni un chiffre ni une lere, ce caracère prend place dans les cases blanches du ableau des codes ASCII. 6 Le mo modem es formé par la conracion de "modulaeur-démodulaeur". Communiquer Page 6 sur 7 07/02/06

7 On peu réduire le nombre de conduceurs du câble par une asuce, on relie direcemen ceraines bornes du conneceur, bien sûr il y a pere d'informaion. On peu relier direcemen les broches 7 e 8 par exemple. D'aures configuraions son possibles. Les consruceurs fournissen des câbles modifiés pour relier deux ordinaeurs, ils son nommés "câble Null-Modem". 10. Réponse du réseau éléphonique à un signal TTL w = 2*pi*1000 La figure ci-conre es une simulaion qui monre la déformaion apporée par le passage d'un signal TTL dans le réseau éléphonique. Le rai fin reconsiue, par calculs, le signal TTL. Le rai for monre le signal en sorie du réseau. On voi que la composane coninue a disparu ce qui fai que le signal n'aein plus le seuil de basculemen hau, de plus les frons des ransiions son rop lens. Le signal issu du éléphone es inexploiable par un circui logique. 11. Les ransmissions de ype série acuelles USB, CAN, I²C son les bus de ype série rès employés acuellemen. Leur première raison d'êre es la réducion de la quanié de cuivre uilisé pour le câblage e l'augmenaion de la rapidié de la ransmission. Ces ransmissions se fon par un ensemble de rois ou quare fils. La opologie peu êre le bus ou l'éoile. Périphériques Périphériques Topologie en Bus HUB Topologie en éoile La réducion du câblage es rendue possible par une augmenaion de "l'inelligence" donnée à chaque périphérique qui es ainsi capable de dialoguer avec l'ordinaeur cenralisaeur. L'inelligence es donnée par un pei sysème microprogrammé implané dans le périphérique. Les proocoles mis en œuvre diffèren selon le ype de liaison, USB, CAN ou I²C mais on peu dégager des caracères communs Éan donné que ous les périphériques son reliés enre eux, il fau êre capable de les disinguer afin de s'adresser à l'un d enre eux en pariculier. Chaque périphérique possède une adresse Le périphérique doi recevoir ou envoyer des données Il doi informer son correspondan qu'il s'es bien acquié de sa mission. Les informaions échangées enre l'ordinaeur cenralisaeur e le périphérique doiven don comporer : - un champ d'adresse - un champ de données - un champ d'acquiemen De plus, comme dans oue ransmission de ype série, le emps inervien. Les élémens binaires doiven êre envoyés e reçus au ryhme d'une horloge. Cee horloge es ransmise de l'émeeur au récepeur dans les liaisons CAN e I²C alors qu'elle es reconsiuée par le récepeur dans l'usb. Communiquer Page 7 sur 7 07/02/06