NORME RS 232 C ET INTERFACAGE

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Classification des Mémoires

Les mémoires sont classifiées suivant la volatilité des informations qu’elles contiennent.
Elles sont principalement divisées en deux parties (Viennet 1998), ce sont les :
– mémoires vives
– mémoires mortes

Mémoires vives ou mémoires volatiles

Les mémoires vives, généralement appelées RAM, sont des mémoires dont la mémorisation ne s’effectue qu’en présence d’une source d’alimentation. Sur ces mémoires, l’accès aux informations est dit aléatoire puisque le temps d’accès Ta à une donnée est indépendant de sa position en mémoire (Hirsch 1992).
En effet, connaissant l’adresse d’une case, il est possible d’accéder directement à son contenu.

Mémoires mortes

A l’inverse des RAM, les mémoires mortes sont capables de conserver les informations qu’elles contiennent même si aucune alimentation électrique n’est disponible sur leurs bornes (Hirsch 1992).
Les mémoires mortes se divisent en deux grands groupes (Cattoen 2003)
– le premier groupe rassemble les mémoires à lecture uniquement ou ROM, conçu pour accomplir une tâche particulière définie par le constructeur pendant la fabrication en usine
– le deuxième groupe se rapporte aux mémoires programmables en une seule fois ou plusieurs fois. Avec cette variété de mémoire, il est possible de modifier leur contenus par programmation pour spécifier la mémoire à une tâche quelconque. Ce sont les :
PROM : Programmable ROM
EPROM : Erasable Programmable ROM
EEPROM : Electrically Erasable Programmable ROM

La famille d’EPROM 27 à huit bits de données

Les EPROM 27 à 8 bits de données comme celui de la Figure I.7 sont des mémoires à accès aléatoire, effaçables avec un rayonnement ultra violet de longueur d’onde λ compris entre 230 et 253.7 nm.

Norme RS 232 C

Dans les systèmes numériques, la transmission de données peut se faire de deux façons :
• En parallèle : où tous les bits d’un mot de longueur quelconque sont transmis simultanément sur plusieurs fils.
• En série : où un caractère est transmis bit par bit sur un fil unique.
A cause du nombre élevé de fils qui constituent un bus parallèle, la transmission en parallèle convient mieux à des liaisons de courte distance (quelques mètres) et permet d’obtenir un débit numérique très important, tout en gardant sur chaque fil un débit en bit plus faible (Duplessix 1997).
Mais face à la nécessité de transmettre sur une longue distance, plusieurs types de transmission série ont vu le jour. Etant moins encombrante que la transmission en parallèle, elle utilise cette fois-ci la ligne téléphonique comme support de transmission pour relier des équipements distants de plusieurs kilomètres (Koren 1995).
Vers les années 60, l’EIA et le laboratoire Bell ont établi pour la première fois la standardisation de ces interfaces séries, afin que les équipements développés par les différentes firmes électroniques de cette époque puissent être connectés entre eux et sur n’importe quel terminal (Koren 1995). Ce standard est connu sous le terme de RS232 et se divise en trois normes qui sont : le RS232A, le RS232B et le RS232C ; mais parmi ces trois normes, c’est la norme RS232C qui est la plus utilisé (Sweet 1994). Notons qu’un standard similaire a été défini en Europe, par le CCITT sous la norme CCITT V.24/V.28.

Description d’une liaison RS232C

Sur une liaison RS232, les deux équipements reliés sont appelés DTE et DCE. DTE est le centre terminal de traitement de données (un ordinateur ou terminal) et DCE est le centre communicateur de données (Koren 1995). La connexion entre le terminal et le DCE est assurée par deux connecteurs mâle et femelle et un câble adéquat (Figure II-1).
D’après la norme, le connecteur mâle est placé du côté de DTE tandis que le connecteur femelle est placé du côté de DCE (Biggerstaff 1989).

Caractéristiques

• Niveaux des bits de synchronisation.
Au repos, lorsqu’aucun caractère n’est transmis, les lignes de données Tx et Rx sont mis à «1». Ainsi, pour marquer le début et la fin d’une trame, le bit de début serait un bit de niveau bas et des bits de niveau haut pour le bit d’arrêt (Koren 1995).
• Nombre de bits de données et de bits de synchronisation Une trame de données RS232C peut comporter :
– 8, 7, 6 , 5 ou 4 bits de données.
– 1 seul bit de début.
– 1, 1.5 ou 2 bits de fin.
ces nombres dépendent du circuit qui effectue la sérialisation des données à transmettre, et du logiciel d’interfaçage.
• Identification d’une trame asynchrone.
Dans la transmission asynchrone, une trame est symbolisée comme suit : « 8N2 », qui signifie que la trame est composée de 8 bits de données, sans bit de parité et 2 bits d’arrêt (Sweet 2003).

Détection d’erreur

Afin de vérifier la validité des bits de données reçus, un bit de parité est introduit par l’émetteur dans chaque trame (9ème bit de la Figure II-5). Pourtant, l’utilisation de ce bit n’est pas obligatoire puisqu’il est possible de l’activer ou de le désactiver pendant la configuration d’une session (Datasheet ISN8250).
Concernant les valeurs de ce bit (tableau II.3), ces valeurs dépendent :
– premièrement de la parité du nombre de bit de niveau 1 composant le caractère
– deuxièmement de la parité utilisée par les circuits d’acquisition des deux équipements.

Poignée de main ou « handshaking »

La poignée de main est un procédé de reconnaissance fait par le terminal au niveau du DCE avant de transmettre des données (Biggerstaff 1989). Ce processus est utilisé afin d’interrompre momentanément la liaison si une interruption prioritaire se présente au niveau du microprocesseur du terminal.
Avant d’émettre des données (Figure II.6), le terminal met le signal DTR à 1 pour indiquer au DCE qu’il est prêt à établir la liaison, celui-ci manifeste sa disponibilité par l’émission d’un signal DSR=1.Une fois que le signal DSR est détecté par le terminal, un autre signal, RTS=1 est envoyé par le terminal pour demander au DCE l’autorisation de transmettre un caractère. De la même façon, DCE le répond par un signal CTS=1 s’il est prêt à recevoir le caractère.

Compatibilité émetteur-récepteur

Rappelons qu’au niveau de l’ordinateur, l’information doit être représentée sous forme binaire (cf. chap1).
Or, la représentation des informations dans les divers systèmes informatiques n’est pas nécessairement la même selon les constructeurs et l’année de production de ces matériels.
Ainsi, la connexion de ces appareils exige l’existence d’un nouveau dispositif qui assure l’adaptation entre les données de l’émetteur et celles du récepteur (Hausmann 1988).

Interfaçage avec un micro-ordinateur

En effet, l’acquisition de données sur un terminal nécessite deux types d’interfaces :
– l’interface matérielle
– l’interface logicielle.

Interface matérielle

L’interface matérielle ou « interface block » est un système électronique câblé destiné à soulever les problèmes de compatibilité entre les équipements en liaison (Huber 1998) en tenant compte :
– des types de connecteurs utilisés
– des propriétés des signaux manipulés

Interface logicielle

L’interface logicielle est un système programmé logé dans la mémoire centrale, servant d’instruction au processeur pour traiter et stocker les données venant de l’interface matérielle. Cette partie assume le bon fonctionnement de l’ensemble du système depuis l’acquisition des données au niveau des circuits d’acquisitions jusqu’à la présentation et l’appréciation des résultats sur l‘écran (interface graphique ou visuelle).

Programmateur d’EPROM

Le programmateur utilisé est un programmateur spécialisé pour lire ou écrire sur un EPROM appartenant à la famille 27. Il se connecte sur l’interface par l’intermédiaire d’un connecteur de 25 broches du type DB25. et selon NJARASOATSINJOAVO Tsitohaina, le programmateur utilise une impulsion d’écriture de durée 5 ms pour écrire un caractère.

Outils logiciels

Pendant la conception et la réalisation de la partie électronique, les simulations sur ordinateur des circuits ont été faites avec le logiciel circuit maker Student version 6.2c de Protel. Tandis que la réalisation sur circuit imprimé à été effectuée en utilisant le logiciel de routage WinCircuit 2004.
Le logiciel d’acquisition de l’interface a été développé avec le logiciel C++ Builder version 5.0 de Borland. C’est un logiciel utilisant le langage C++ orienté objet et destiné à concevoir des applications interactifs multifenêtrages. Nous avons choisi ce logiciel à cause de la puissance de son compilateur et la possibilité d’obtenir un fichier exécutable après chaque compilation.

Méthodologies

Réalisation des circuits imprimés

Vu la complexité du traçage des circuits numériques manuellement, les cartes d’acquisition de l’interface ont été réalisées avec la méthode de photo-gravure à l’ultraviolet. Pour faciliter la réalisation et la vérification des circuits imprimés après gravure, l’interface matérielle est divisée en deux cartes filles qui sont :
– la carte de configuration regroupant l’adaptateur de niveau et les circuits de configuration
– la carte de transmission qui assure les transferts de données

Type de transmission

Au niveau de la carte de transmission, le transfert de données entre le terminal et le programmateur utilise les concepts d’une liaison série asynchrone en mode semi-duplex. Ce transfert est assuré par le circuit UART 8250 de National Semiconductor.
Sachant qu’un UART est un circuit intégré universel émetteur et récepteur de signal
RS232C asynchrone, réalisant automatiquement au rythme d’un signal d’horloge:
– la conversion d’une donnée parallèle de huit bits en signal asynchrone série
– la désérialisation d’un signal série asynchrone en donnée parallèle de huit bits.
Tout circuit intégré de type UART est pourvu au minimum de trois blocs de circuits (James 2003), qui sont :
– un bloc de transmission série
– un bloc de réception série (désérialiseur)
– un bloc d’interface pour la liaison avec un microprocesseur Mais sur le 8250 (Leibson 1985) il y a en plus :
– un générateur de fréquence interne
– une ligne de commande de modem et d’état supplémentaire
– une structure d’interruption très complexe.

Programmation

Dans la partie programmation, le travail est fondé sur les concepts de la programmation orientée objet ; où la complexité du problème est subdivisée en plusieurs petits problèmes liés chacun à des événements extérieurs ou intérieurs attachés à l’interface. Cette subdivision facilite l’écriture des codes sources de l’interface et sa mise à jour en cas de besoin. Au cours de l’exécution du programme, son évolution dépend uniquement de l’état des événements associés à chaque module de programmes.

Fonctionnement

Sur la borne 9 du compteur est disponible un signal sinusoïdale de fréquence égale à celle du quartz. Au moment où ce signal est introduit sur la 16ème broche de l’UART, un autre signal proportionnel au nombre introduit dans les registres du diviseur de fréquence apparaît sur le pin 15. Ce dernier est ensuite conduit vers un compteur Johnson afin de visualiser sur trois LED le bon fonctionnement de l’horloge.

Protocoles contrôleur de flux utilisés

Sur cette carte, les protocoles utilisés en mode écriture et en mode lecture sont différents.

Protocoles d’écriture

En mode écriture, c’est à dire l’envoi de données de l’ordinateur vers l’EPROM, ce sont les signaux RTS et CTS qui sont employés. D’après les caractéristiques du programmateur, une impulsion de 5 ms est nécessaire pour écrire un caractère de huit bits dans un EPROM. En conséquence, le CTS du port est mis à zéro au moment où le programmateur écrit le caractère ; l’ordinateur ne doit donc transmettre un nouveau caractère que si CTS est remise à un.

Protocoles de lecture

Pendant le transfert des données du programmateur vers l’ordinateur, trois signaux sont utilisés :
– le RTS du port série
– le signal INTRPT (pin 30) du 8250
– le signal LOAD venant de la carte de configuration
RTS et INTRPT servent à avertir le programmateur de l’état du terminal et de l’UART à prendre en compte le prochain caractère (tableau V.3) ; alors que LOAD est un signal envoyé par la carte de configuration pour amorcer ou arrêter le transfert de données par programme.

Table des matières

CHAPITRE I NOTIONS SUR LES MEMOIRES
I.1 Définition
I.2 Description
I.2.1 Vue interne
I.2.2 Vue externe
I.3 Caractéristiques d’une mémoire
I.4 Notion d’adresse
I.5 Opérations de base dans une mémoire
I.5.1 Opérations de lecture
I.5.2 Opérations d’écriture
I.6 Classification des mémoires
I.6.1 Mémoires vives ou mémoires volatiles
I.6.2 Mémoires mortes
I.7 La famille d’EPROM 27 à huit bits de données
CHAPITRE II NORME RS 232 C ET INTERFACAGE
II.1 Norme RS 232 C.
II.1.1 Description d’une liaison RS 232 C
II.1.2 Signaux RS 232 C
II.1.3 Caractéristiques
II.1.4 Communication série asynchrone
II.1.4.1 Principe
II.1.4.2 Caractéristiques
II.1.4.3 Détection d’erreur
II.1.4.4 Poignée de main ou « Handshaking »
II.1.5 Communication série synchrone
II.1.6 Exemples d’interface série RS 232 C
II.1.6.1 Interface simple sans contrôle de flux
II.1.6.2 Interface complète avec contrôle de flux
II.1.6.3 Configuration d’un câble Null-Modem
II.2 Interfaçage
II.2.1 Définition
II.2.2 Architecture de base d’un ordinateur
II.2.3 Compatibilité émetteur-récepteur
II.2.4 Interfaçage sur un micro-ordinateur
II.2.4.1 Interface matérielle
II.2.4.2 Interface logicielle
CHAPITRE III APPAREILLAGES ET METHODOLOGIES
III.1 Appareillages
III.1.1 Programmateur d’EPROM
III.1.2 Outils logiciels
III.2 Méthodologies
III.2.1 Réalisation des circuits imprimés
III.2.2 Type de transmission
III.2.3 Programmation
CHAPITRE IV CARTE DE CONFIGURATION
IV.1 Objectifs
IV.2 Schéma synoptique
IV.3 Fonctionnement
IV.3.1 Signaux utilisés dans la carte
IV.3.2 Tables de vérité des circuits RAZ et MEM
IV.4 Commande de remise à zéro
IV.5 Désérialiseur
IV.5.1 Fonctionnement
IV.6 Circuit de mémorisation
IV.6.1 Fonctionnement
IV.7 Circuit de commande de mémorisation
IV.7.1 Description
IV.7.2 Chronogrammes obtenus
IV.8 Schéma définitif de la carte de configuration
CHAPITRE V CARTE DE TRANSMISSION
V.1 Schéma de principe
V.2 Fonctionnement
V.3 Présentation de chaque unité
V.3.1 Adaptateur de niveau
V.3.2 UART
V.3.3 Sélecteur de bus
V.3.3.1 Problème rencontré
V.3.3.2 Solution adoptée
V.3.3.3 Principe de fonctionnement
V.3.4 Horloge
V.3.4.1 Fonctionnement
V.4 Protocoles de contrôle de flux
V.4.1 Protocoles d’écriture
V.4.2 Protocoles de lecture
V.5 Schéma définitif de la carte de transmission
CHAPITRE VI LOGICIEL D’ACQUISITION DE DONNEES
VI.1 Objectifs
VI.2 Module de programme de pilotage du port série
VI.2.1 Ouverture et configuration du port COM
VI.2.2 Configuration de l’UART
VI.2.2.1 Information de configuration
VI.2.2.2 Organigramme du programme de configuration
VI.2.3 Lecture de données
VI.2.4 Ecriture de données
VI.2.5 Organigramme de fonctionnement de l’ensemble
VI.3 Vérification et présentation des résultats
VI.4 Sauvegarde des résultats et chargement de données
VI.4.1 Sauvegarde des résultats
VI.4.2 Chargement de données
VI.5 Portabilité de l’application
CHAPITRE VII RESULTATS ET DISCUSSIONS
VII.1 Resultats obtenus
VII.1.1 Interface matérielle
VII.1.2 Interface logicielle
VII.1.3 Temps de lecture
VII.1.4 Temps d’écriture
VII.2 Interprétations et discussions
VII.2.1 Côté matériel
VII.2.2 Coût de la réalisation
VII.2.3 Côté logiciel
VII.2.4 Temps de lecture
VII.2.5 Temps d’écriture
Conclusion
Références bibliographiques

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