1) La communication filaire

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1 1) La communication filaire ) Transmission analogique ) Transmission numériques ) Interfaces parallèle et série ) Exemples d interface série ) USB = Universal Serial Bus ) Interface disque dur ) Cartes mémoires ) Liaison ETHERNET...2 2) Sens des communications ) SIMPLEX ) DUPLEX ) HALF-DUPLEX...3 3) Transmission série asynchrone ) Chronogramme de la transmission ) Vitesse de transmission ) Format de la transmission...4 4) Norme RS ) Connectique RS ) Signaux RS ) Norme RS ) Codage du texte, code ASCII ) Codage des caractères ) Code ASCII...8 ANNEXES...9 A1) Détection des erreurs : la PARITE...9 A2) Table de caractères ASCII...10 A2.1) Caractères de contrôle ASCII...11 V1.0 T.Berenguer

2 1) La communication filaire 1.1) Transmission analogique Les premiers réseaux de communications furent au 19 eme puis 20 eme siècle le télégraphe puis le téléphone. Pour le téléphone une telle liaison a très longtemps utilisée des signaux analogiques et une ligne bifilaire ( ou paire ) pour transporter le signal. 2 fils Central téléphonique 2 fils Voix = signal analogique 1.2) Transmission numériques Avec l apparition des ordinateurs puis des microprocesseurs la transmission des données c est à dire d octets ne peut se faire comme pour un signal analogique. Un octet étant composé de 8 informations ( 1 octet = 8 bits ) deux solutions sont possibles : On utilise un conducteur par bit soit 8 conducteur plus la masse liaison parallèle On utilise un seul conducteur plus la masse par lequel les bits sont transmis l un après l autre liaison série Liaison parallèle Liaison série Avantages Inconvénients Simplicité des circuits Coût élevé des lignes et de la connectique Grande rapidité de la transmission Faible coût des lignes et de la connectique Plus grande complexité des circuits Vitesse de transmission plus lente 1.3) Interfaces parallèle et série Microprocesseur Interface parallèle 8 bits disponibles Bus données 8 bits Interface série Une seule information à la fois 1

3 1.4) Exemples d interface série 1.4.1) USB = Universal Serial Bus Interface Centronics : 25 broches Bus USB : 4 broches Broches extrêmes alimentation + et 5V Broches internes D+ et D- signal série 1.4.2) Interface disque dur Le standard ATA (Advanced Technology Attachment ) est une interface standard permettant la connexion de périphériques de stockage sur les ordinateurs de type PC. Le standard ATA a été mis au point en 1994 par l'ansi (document X ). Le standard Serial ATA (S-ATA ) ou SATA est un bus standard permettant la connexion de périphériques de stockage haut débit sur les ordinateurs de type PC. Le standard Serial ATA est apparu en 2003 afin de pallier les limitations de la norme ATA (plus connue sous le nom "IDE") et rétro-activement appelée Parallel ATA, qui utilise un mode de transmission en parallèle ) Cartes mémoires 1.4.4) Liaison ETHERNET En résumé : 2

4 2) Sens des communications Une communication peut être unidirectionnelle ou bidirectionnelle. On définit trois façons possible pour communiquer suivant que les stations soit émettrices, réceptrice ou les deux. 2.1) SIMPLEX Cette façon de communiquer met en œuvre une station exclusivement émettrice une seconde exclusivement réceptrice. On dira que la communication est unidirectionnelle. EMETTEUR RECEPTEUR 2.2) DUPLEX Cette façon de communiquer met en œuvre deux stations émettrice et réceptrice. Les stations peuvent recevoir et transmettre simultanément. EMETTEUR RECEPTEUR RECEPTEUR EMETTEUR 2.3) HALF-DUPLEX Cette façon de communiquer met aussi en œuvre deux stations émettrice et réceptrice, mais les stations ne peuvent pas recevoir et transmettre simultanément. On parle aussi de communication en alternat ou de semi duplex. EMETTEUR RECEPTEUR RECEPTEUR EMETTEUR 3) Transmission série asynchrone 3.1) Chronogramme de la transmission Nous prendrons le cas d un octet transmis en série, les bit seront envoyés les un après les autres A. L état repos est le niveau 1 B. La transmission commence par un bit à 0 c est le bit de START C. Tous les bits ont la même durée D. On commence par envoyer le bit de poids faible b0 E. La transmission se termine par un bit à 1 ( état repos c est le bit de STOP F. On repasse à l état repos ou on transmet l octet suivant C Durée de la transmission F : transmission octet suivant 1 0 repos start b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 stop start b0 b1 b2 b3 B : bit de START A : état repos Octet à transmettre D : bit 0 en premier E : bit de STOP 3

5 Donnée 1 Donnée 2 Donnée n Repos Start Donnée 1 Stop Start Donnée 2 Stop Start Donnée n Exemple 1 : donnée à transmettre 0xA5 soit en binaire 0b Niveau 1 Repos Repos Niveau 0 start b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 stop Exemple 2 : donnée à transmettre 0x64 soit en binaire 0b Niveau 1 Repos Repos A compléter Niveau 0 start b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 stop Exemple 3 : donnée à transmettre 0x3A soit en binaire 0b Niveau 1 Repos Repos A compléter Niveau 0 start b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 stop 3.2) Vitesse de transmission Dans la transmission série asynchrone tous les bits ont la même durée, cette valeurs est exprimée en BAUDS. 1 baud = 1 / durée d un bit Pour les transmissions traitées dans ce document on peut aussi dire que la vitesse en baud est égale à la vitesse en bit par seconde. Ces vitesses sont normalisées et les valeurs principales en bauds sont : 75, 110, 150, 300, 600, 900, 1200, 2400, 3600, 4800, 7200, 9600, 19200, 38400, et Exemple 1 : pour une vitesse de 1200 bauds : - Un bit dure 1 / 1200 = 833µs - Le temps de transmission d un octet est de : ( ) x 833µs = 8.33ms Exemple 2 : pour une vitesse de bauds : - Un bit dure 1 / = 17,3µs - Le temps de transmission d un octet est de : ( ) x 17,3µs = 173µs 3.3) Format de la transmission Pour que deux équipements puissent communiquer avec une liaison série asynchrone il faut qu ils soient configurés avec les mêmes paramètres. Ces paramètres sont : - nombre de bit de donnée : 5, 6, 7 ou 8 - vitesse en bauds : voir parité : absente, paire ou impaire ( None, Even, Odd ) voir A1 - nombre de bit de stop 1 ou 2 plus rarement 1,5 Il n y a toujours q un seul bit de start. 4

6 En résumé : 5

7 4) Norme RS232 En sortie d un composant électronique la tension de 5V ou 3,3V ne permet pas de liaison de plus de quelques dizaines de centimètres. Pour augmenter la distance on élève la tension c est la norme RS232. Les informations sont transmises en mode série asynchrone. 4.1) Connectique RS232 Sur un PC cette sortie se fait généralement sur une fiche DB9 mâle. Cette sortie étant de plus en plus rare sur les cartes modernes ou les tablettes on peut utiliser un adaptateur USB/RS232. Toutefois les liaisons RS232 sont fréquemment utilisées dans l'industrie pour connecter des matériels tels que automates, appareils de mesure, etc. Port série RS232 fiche DB9 mâle Adaptateur USB / RS ) Signaux RS232 Un niveau logique "0" est représenté par une tension de +3V à +25V et un niveau logique "1" par une tension de -3V à -25V Ordinairement, des niveaux de +12V et -12V sont utilisés. On peut considérer que le signal subit une inversion et que son niveau est augmenté le rendant ainsi moins sensible aux perturbations ce qui permet de relier des équipements à une distance de 15m au moins. +12V 0 +12V 1-12V +3V -3V -12V Niveau 0 Niveau indéterminé Niveau 1 Niveau 1 Niveau V - 12 V En résumé : 6

8 5) Norme RS485 La norme RS485 ne définit pas de protocole de communication, elle définit des caractéristiques électriques. La liaison se fait sur une paire torsadée en mode différentiel, c est à dire que l on transmet le signal et son complément. Ve S+ S- E+ E- Vs La liaison RS485 permet la mise en réseau de 32 stations en mode half duplex à la vitesse est de 10Mb/s à une distance de 1000m. RS232 RS485 Connexion Point à point Bus Emetteurs / récepteurs 1 / 1 32 / 32 Couplage électrique Mode asymétrique Mode symétrique (différentiel) Support physique 2 fils de données (RX et TX) + masse 1 paire torsadée Type de liaison Full duplex Half duplex Débit maximum 20 kb/s Mb/s Portée typique 15 m 1 km La liaison en mode symétrique ( différentiel ) permet de limiter : que les fils rayonnent des perturbations électromagnétiques. Les signaux étant symétriques, c est à dire les courants opposés, le rayonnement est fortement atténué par rapport à un fil et la masse. Ve S+ S- Le champ est fortement atténué que des signaux perturbateurs modifient le signal transporté, le signal est identique donc s annule. Va Vb Vp E+ E- Vs Sans perturbations Vs = Ve + - Ve - Vs = Va Vb Avec perturbations la tension en Ve + = Va + Vp et en Ve - = Vb + Vp Vs = Ve + - Ve - = ( Va + Vp ) - ( Vb + Vp ) = Va + Vp Vb Vp = Va Vb La tension Vp a disparue Afin d améliorer encore l immunité au bruit (parasites) les conducteurs torsadés peuvent être protégés par un blindage. En résumé : 7

9 6) Codage du texte, code ASCII 6.1) Codage des caractères Le premier code permettant de transmettre électriquement un texte fût le code MORSE, inventé en 1844 par Samuel Morse. Toutefois ce type de codage par des traits et des points n est pas adapté au codage numérique. Le code Baudot, inventé par Emile Baudot fût utilisé dès 1930 et l est encore dans de nombreux pays. Ce code utilise 5 bits. Avec le développement de l informatique un code sur 7 bits devint un standard, c est le code ASCII. ASCII signifie American Standard Code for Information Interchange. Tous les caractères et symboles ne pouvant être codés sur 8 bits un code plus universel fût mis au point en 1991 : l UNICODE. Le système Unicode permet de représenter n'importe quel caractère par un code sur 16 bits puis 32 bits indépendamment de tout système d'exploitation ou langage de programmation. Il regroupe ainsi la quasi-totalité des alphabets existants (arabe, arménien, cyrillique, grec, hébreu, latin,... ) et est compatible avec le code ASCII. ( Voir ) 6.2) Code ASCII La table initiale des caractères ASCII est codée sur 7 bits. Elle permet de transmettre les lettres majuscules, minuscules, la ponctuation et les chiffres. Les 32 premiers codes ne sont ni imprimables ni visibles à l écran. Ces code permettent le contrôle du curseur ( saut de ligne, saut de page, tabulation... etc ) et de la transmission. Il n y a pas de caractères accentués, ils sont disponibles dans un code ASCII étendu avec des codes de 128 à 255. Exemple 1 : T a b l e espace A S C I I CR LF 0x54 0x61 0x62 0x6C 0x65 0x20 0x41 0x53 0x43 0x49 0x49 0x0D 0x0A En résumé : 8

10 ANNEXES A1) Détection des erreurs : la PARITE Pour détecter les erreurs on ajoute un bit à la suite des bits de données pour indiquer une erreur dans la transmission. Ce bit sera mis a 1 ou 0 suivant que l on utilise une parité ou une imparité : - On dira que la parité est paire si le nombre de 1 de la donnée et du bit de parité est paire. - On dira que la parité est impaire si le nombre de 1 de la donnée et du bit de parité est impaire. L'intérêt de ce rajout est le suivant: si jamais lors de la transmission un état 1 est transformé en état 0 (perturbation du canal par des parasites par exemple) le nombre total de 1 change et donc le bit de parité recalculé par le récepteur ne correspond plus à celui reçu. L'erreur est donc détectée. i Attention : Ce mode de détection d erreur ne permet pas de détecter les erreurs complémentaires sur un octet. L émetteur est le récepteur doivent utiliser le même type de parité. Le processus est le suivant : 1. L émetteur calcule le bit de parité en fonction de la parité souhaitée. 2. Il transmet la donnée et ajoute la parité calculée. 3. Le récepteur reçoit la donnée et le bit de parité. 4. Il calcule la parité et vérifie quelle soit conforme. Parité paire (EVEN) : le bit transmis est un 0 logique si le nombre de bit de données à 1 est pair. C'est un 1 dans le cas contraire. Parité impaire (ODD) : le bit transmis est un 0 logique si le nombre de bit de données à 1 est impair. C'est un 1 dans le cas contraire. Parité espace (SPACE) : le bit de parité est toujours un 0 logique. Parité marque (MARK) : le bit de parité est toujours un 1 logique. Pas de parité (NONE) : on n'ajoute pas de bit de parité. Exemple : Type de parité Donnée Bit de parité Nombre total de 1 Paire bit à pair Impaire bit à impair Paire bit à pair Impaire bit à impair Exemple des limites de la parité : b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 P parité Transmission bit à 1 = parité paire Réception bit à 1 = parité paire Les bits b4 et b5 sont inversés le nombre de bit à 1 étant toujours le même la détection de l erreur par la parité est impossible. La méthode de détection des erreurs par code CRC est plus efficace est donc actuellement plus utilisée que la parité. 9

11 A2) Table de caractères ASCII American Standard Code for Information Interchange Décimale Hexa Binaire Valeur Décimale Hexa Binaire Valeur NUL SOH A STX B ETX C EOT D ENQ E ACK F BEL G BS H HT I 010 0A LF 074 4A J 011 0B VT 075 4B K 012 0C FF 076 4C L 013 0D CR 077 4D M 014 0E SO 078 4E N 015 0F SI 079 4F O DLE P DC Q DC R DC S DC T NAK U SYN V ETB W CAN X EM Y 026 1A SUB 090 5A Z 027 1B ESC 091 5B [ 028 1C FS 092 5C \ 029 1D GS 093 5D ] 030 1E RS 094 5E ^ 031 1F US 095 5F _ SP espace ` ! a " b # c $ d % e & f ' g ( h i 042 2A * 106 6A j 043 2B B k 044 2C , 108 6C l 045 2D D m 046 2E E n 047 2F / 111 6F o p q r s t u v w x y 058 3A : 122 7A z 059 3B ; 123 7B { 060 3C < 124 7C D = 125 7D } 062 3E > 126 7E ~ 063 3F ? 127 7F DEL 10

12 A2.1) Caractères de contrôle ASCII Décimal Hexa Code signification NUL Null SOH Start of heading STX Start of text ETX End of text EOT End of transmission ENQ Enquiry, demande ACK Acknowledge, acquitement BEL Bell, sonerie BS Backspace TAB Tabulation horizontale 010 0A LF Line Feed, saut de ligne 011 0B VT Vertical tabulation, tabulation verticale 012 0C FF Form feed 013 0D CR Carriage return, retour à la ligne 014 0E SO Shift out 015 0F SI Shift in DLE Data link escape DC1 Device control DC2 Device control DC3 Device control DC4 Device control NAK Negative acknowledgement SYN Synchronous idle ETB End of transmission block, fin de bloc de transmission CAN Cancel, annulation EM End of medium, fin du médium 026 1A SUB Substitute, substitut 027 1B ESC Escape, caractère d'échappement 028 1C FS File separator, séparateur de fichier 029 1D GS Group separator, séparateur de groupe 030 1E RS Record separator, séparateur d'enregistrement 031 1F US Unit separator, séparateur d'enregistrement 127 7F DEL Delete, effacement 11

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