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Electronique numérique et Microprocesseurs Partie
2 Processeurs Pierre Courtellemont Chapitre 4
E/S numériques
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(No Transcript)
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4.1. Généralités sur les E/S numériques Transmiss
ions série et parallèle Les transmissions
parallèle plus  proche  du codage des signaux
sur les bus, mais nécessite plus de fils, ne
permettent denvisager que des transmissions à
courte distance, et sont plus coûteux. Les
transmissions série synchrones et asynchrones,
elles permettent, sur un fil, des communications
longue distance, éventuellement modulées. Elles
nécessitent une conversion parallèle série.
Cest le rôle des circuits dinterface série
assurer cette conversion, adapter à des normes de
communication, des signaux fournis sous forme
parallèle. Ladjonction de bits permet de
constituer une trame définie par un protocole.
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• Dune manière générale

Ligne de transmission
Équipement terminal de données DTE
DCE
DCE
Équipement terminal de données DTE
5
DCE
DTE
Interface  jonction 
contrôleur
6
DCE
DTE
Interface  jonction 
contrôleur
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Transmission en Bande de base et en
modulation Transmission en bande de base
signaux numériques (par nécessairement binaires)
transcodés pour assurer meilleure immunité et
synchronisation.
1 0
Niveau zéro
Evite confusion 0 et absence de signal.
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Code Manchester
Une transition est toujours présente au milieu de
chaque bit. Front montant 1 Front montant 0.
Certains systèmes ne laissent pas passer le
continu
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Les fronts permettent une re-synchronisation
lhorloge est présente dans le signal
Code Manchester différentiel
CK
signal
Transition au centre toujours présente
(horloge) Transition en début 0, Pas de
transition 1.
Permet une permutation des fils.
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Code de Miller
1 transition au milieu pour un 1, pas pour un 0 1
transition à la fin du bit pour un 0 si le bit
suivant est aussi un 0
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Interprétation spectrale
Miller
Manchester
binaire
0 f0
2f0 3f0 f
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Spectre plus étroit sadapte aux supports à
bande passante plus limitée. (on parle
defficacité du code) Autre préoccupation
(antagoniste) sécurité du code Ex. Codage par
blocs Codes mBnL m bits par n bits sur L
niveaux 4B5B on ajoute 1 bit de
redondance 8B10B utilisé en Ethernet
Gigabit 4B3T 2B1Q
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Transmission en modulation Rappel a(t) A sin
(wtf) On peut utiliser A,w ou f pour transporter
linformation binaire. Définitions moment
élémentaire durée pendant laquelle ces
caractéristiques sont significatives d1
information numérique. Rapidité de modulation R
nombre de moments élémentaires / seconde. En
Bauds. Débit binaire D nombre de bits /
seconde Rapidité et Débit sont liés par la
valence D R log2(V)
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Exemple. Si à chaque moment élémentaire, on peut
coder 2 bits en même temps. Par exemple, en
modulation damplitude, il suffit de 4 niveaux
distincts, codant 00, 01, 10, 11. La valence est
de 4, log2(V)2 et D R log2(V) 2R
La rapidité est liée à la BP R 2W (
Nyquist) et le théorème de Shannon relie BP, D et
rapport signal sur bruit S/N D W log2(1
S/N)
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Exemple. Réseau téléphonique utilisable entre
300 et 3400 Hz, la BP est de 3100 Hz. La rapidité
permise est donc R2W6200 Bauds. Si on estime le
rapport S/B à 1000, avec log2(1000)log10(1000)/lo
g10(2)3/0.310 environ, on a donc un débit
maximal possible D 30 kbits/s environ. Remarque
le S/B est souvent donné par le SNR défini en
dB SNR 10 log10(S/N)
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La modulation peut être - Une modulation
damplitude (AM) - Une modulation de phase (PSK
Phase Shift Keying) ou une modulation de phase
différentielle (DPSK) - Une modulation de
fréquence (FSK) Ou une combinaison de ces modes
(ex. QAM16)
Q Quadrature
I (In Phase)
1 2 3 4 5
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Quelques exemples FSK full duplex de la norme
V21 Voie 1 (1080Hz) 1 980Hz, 0 1180 Hz Voie 2
(1750Hz) 1 1650Hz, 0 1850Hz Modulation MSK
FSK contrainte sur la phase (raccordement) Modu
lation PSK de la norme V22 4 états de phase
possibles codant 00, 01, 10 et 11 Modulation V29
à 9600 bits/s et 2400 Bauds schéma
précédent. En cas de rapport S/B défavorable, le
modem peut basculer sur une  vitesse de repli 
à 7200 bits/s, toujours à 2400 Bauds.
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Q Quadrature
I (In Phase)
1 2 3 4 5
2 niveaux damplitude et 8 de phase, mais 8
combinaisons seulement de conservées, pour
garantir limmunité au bruit. Sur la vitesse de
repli de 4800 bits, on retrouve la modulation V22.
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Au-delà de 9600 bits/s, les codages précédents ne
suffisent plus. V32 modulation QAM16, mais on
lui préfère modulation TCM32 par codage
convolutionnel. On ajoute des bits (par ex. 4
bits 1) ce qui devrait conduire à une perte de
temps, et une confusion plus grande entre les
combinaisons. Il nen est rien comme seules
certaines combinaisons sont possibles, on
augmente leur distance dans le diagramme IQ le
rapport S/N saccroît. Et le débit D est lié au
S/N
Les modems V34 (33.6 kbits) utilisent une
modulation TCM, avec correction derreurs MNP4
(V42) et compression MNP5 (V42bis).
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4.2. La liaison série asynchrone Les bits sont
émis au rythme dune horloge démission, par
trames séparées par des intervalles de temps
quelconques. Les bits sont récupérés au rythme
dune horloge de réception, réglée sur une valeur
(qui doit être connue) de lhorloge
démission. Les trames comportent des bits de
synchronisation Start Bit et des bits de fin
(Stop Bits).
trames
t
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Une trame début toujours par un bit START (0), le
nombre de bits STOP dépend du protocole choisi.
Le nombre de bits de donnée peut également
différer. Exemple
LSB
MSB
start 1 0 0 1 0 1
0 P stop
7 bits de donnée ici
1 bit de stop ici
Bit de start 0
Bit de parité
Cette configuration sera notée 7e1 (7 bits de
données, parité paire (even) et 1 bit de stop
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La jonction série asynchrone type  RS232  Norme
EIA232F mais plus connue sous le nom de RS232C
 Recommended Standard 232 rev. C  Définition
le DTE émet sur la ligne 2 et reçoit sur la ligne
3 Le DCE émet sur la ligne 3 et reçoit sur la
ligne 2
2 3 7
TxD RxD GND
DTE
DCE
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Les niveaux ne sont pas des niveaux TTL ! La
logique est négative. Des adaptateurs doivent
être insérés (type MAX232) Emetteur état 0
(SPACE) 5V lt V lt 15V (typ. 12V) état 1
(MARK) -15V lt V lt -5V (typ.
-12V) Récepteur SPACE 3V lt V lt 25V MARK
-25V lt V lt -3V
2 3 7
TxD RxD GND
DTE
DCE
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Autres signaux DTE DCE 1 PGROUND
(Protective Ground) 2 TD (Transmit Data)
? 3 RD (Receive Data) ? 4 RTS (Request
To Send) ? demande à émettre 5 CTS
(Clear To Send) ? prêt pour
émission 6 DSR (Data Set Ready) ? poste
de données prêt 7 SGROUND (signal Ground) 8 DCD
(Data Carrier Detect) ? 20 DTR (Data
Terminal Ready) ? ETTD prêt 22 RI (Ring
Indicator) ?
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• Les données s'échangent par les circuits TD et
  RD.
• Avant la transmission des données, la connexion
  doit être établie entre les deux systèmes. Les
  signaux participant à cette phase de la
  communication sont
• DTR et DSR pour la connexion de ligne
• RTS et CTS pour la validation de l'émission
• DCD pour la validation de porteuse
• RI pour signaler un appel reçu par l'ETCD.

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• Etablissement dune transmission entre 2 systèmes
  A et B

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• Etablissement dune transmission entre 2 systèmes
  A et B
• 1) Établissement le modem est en mode commande,
  il reçoit des commandes sous forme doctets (avis
  V25bis avec caractères de lalphabet V3 et parité
  selon rec. V4)
• Numérotation puis tonalité 1300Hz (tonalité
  dappel). Réponse automatique par tonalité de
  2100Hz, puis silence de 75ms.
• Cest ce silence qui entraîne pour le modem B
  lémission de DSR ( modem connecté ).
• 2) Initialisation. Les modems sont connectés.
• Il faut initialiser le transfert
• lt- RTS le modem B émet une porteuse (suivant la
  norme utilisée) et répond par CTS -gt après un
   temps de retournement .
• En V21, la porteuse est par exemple à 1650Hz, qui
  est détectée par le modem A.
• 3) Transfert des données

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• Liaison entre 2 ETTD câblage (hors norme)
  appelé null modem (sans ETCD).
• Ces liaisons nécessitent de croiser les fils, le
  plus simple fait appel à 3 fils, le plus complet
  à 7 fils

Permet un contrôle de flux matériel
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• Liaison entre 2 ETTD câblage (hors norme)
  appelé null modem (sans ETCD).
• Ces liaisons nécessitent de croiser les fils, le
  plus simple fait appel à 3 fils, le plus complet
  à 7 fils

 bouchon de test 
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• 4.3. Programmation dun USART
• Prenons bien sûr lexemple de lUSART intégré au
  MSP430. Sa programmation fait appel à 8 registres
  8 bits

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• Quelques exemples
• Registre de contrôle paramètres de la liaison.
  Exemples

0 7 bits 1 8 bits
0 odd, 1 even
0 1 bit STOP, 1 2 bits STOP
0 no parity
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• Registre de transmission

On y écrit la donnée 7 ou 8 bits à envoyer, si ce
buffer est vide (il est vidé en série au rythme
de lhorloge choisie).
Flag à 1 si buffer vide