MIC 7340 Entres sorties de base ports sriels

MIC 7340 Entrées sorties de base – ports sériels Mounir Boukadoum Traduit et adapté de sources l’anglaises

Transmission sérielle • Transmet un mot binaire bit par bit, sur un seul fil • La durée d’un bit est spécifiée par une horloge • En théorie, plus lente que la transmission parallèle ; en pratique, moins de fils => moins d’interférence électromagnétique => liens plus rapides et câbles plus longs Traduit et adapté de sources l’anglaises

Types de transmission sérielle • Asynchrone : – L’intervalle séparant 2 caractères transmis est quelconque. – Simple mais demande de détecter les débuts et fin des caractères ( « overhead » lourd) – Utilisation: liaisons locales (pour la simplicité de l`interface), vitesses faibles. • Synchrone : – Les caractères sont transmis par blocs, sans temps mort entre caractères successifs ( « overhead » léger) – Architecture plus complexe qu’en mode asynchrone • Les intervalles de temps entre les blocs doivent être remplis avec des caractères de synchronisation ( « padding » ). • Une horloge précise doit assurer la synchronisation entre émetteur et récepteur – Utilisation: liaisons distantes, vitesses grandes. Traduit et adapté de sources l’anglaises

Exemple de trame dans un système de communication sériel synchrone Traduit et adapté de sources l’anglaises

Synchronisation des données Traduit et adapté de sources l’anglaises

Vitesses de transmission normalisées (bits/s ou bps) • Asynchrones : – 5 (code Morse), 75 (Baudot), 110 -150 -300 - 600 (TTY, compteurs électriques avec modem), 1200 - 2400 -48009600 -(14400)-19200 -(28800)-(33400)- 38400, (56000, ), 57600, 115200 • Synchrones : – 8 k (voix) à 64 k (ISDN), 1, 536 M (T 1), 2, 048 (E 1), 1 M-7 M (ADSL), 12 M-3 (USB), etc. • Baud ou bits/s ? – Baud = bit/s en tenant compte des bits de “gestion” Traduit et adapté de sources l’anglaises

Modes de liaison • Simplex : transmission unidirectionnelle – Exemple: télédistribution • À l’alternat (half-duplex) : transmission bidirectionnelle non simultanée – Exemple: émetteur/récepteur radio, tranmission par packets (Ethernet/Internet), intercom • Duplex : transmission bidirectionnelle simultanée – Exemple : téléphone, la plupart des ports sériels d’ordinateurs Traduit et adapté de sources l’anglaises

Transfert sériel asynchrone • Phases (protocole RS-232) : – Repos – Bit de départ – Données – Parité – Bit d’arrêt – Repos ou début du transfert suivant Traduit et adapté de sources l’anglaises

UART • Universal Asynchronous Receiver -Transmitter – Encapsule la fonctionnalité d’un port sériel asynchrone dans trois types de registres • Contrôle • État • Données – Peut détecter diverses erreurs – Inclut les tampons d’attente – Inclut des signaux de commande de MODEM et de gestion de canal – Certains génèrent l’horloge Traduit et adapté de sources l’anglaises

Protocole RS-232 • Protocole populaire pour le raccordement physique de deux ports sériels • Définit plusieurs traits d’un canal de communication par UART – Équipements (DCE et DTE) – Signaux et règles de synchronisation entre émetteur et récepteur – Niveaux des signaux – Connecteur physique – Signaux de contrôle pour Modem Traduit et adapté de sources l’anglaises

Contrôle de flux • Permet de contrôler le débit de l`émetteur • Adapte les capacités de transmission différences entre émetteur et récepteur • Peut être implémenté en logiciel et en matériel – Logiciel • Codes XON/XOFF – Matériel • Lignes RTS/CTS Traduit et adapté de sources l’anglaises

Connecteurs RS-232 Traduit et adapté de sources l’anglaises

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Liaison en série asynchrone générale Contrôle Statut Vitesse Rx. D Tx. D Périphérique externe (modem, terminal, . . . ± 12 V 0 ou 5 V 12 V Data 68 HC 11, UART ou autre • • Adaptateur à l'interface RS-232 -C (MC 1488 et MC 1689 ou MAX 230) Connecteur DB 9, DB 25 ou autre UARTS: Motorola 6850 ACIA General Instruments AY-3 -1015 D UART National Semiconductor 8250 ACE Intel 8251 A USART (Synchrone / asynchrone) Intel 82050, 16450, 16550 Asynchronous Communications Controller (utilisé dans les PCs) Motorola MC 2681 DUART Traduit et adapté de sources l’anglaises

Connection RS 232 populaire (et simpliste !) Traduit et adapté de sources l’anglaises

Régistres du port SCI du 68 HC 11 Traduit et adapté de sources l’anglaises

Programmation du débit ( registre BAUD) Traduit et adapté de sources l’anglaises

Exemple d’erreur de transmission : débordement Traduit et adapté de sources l’anglaises

Exemple d’erreur de transmission : encadrement Traduit et adapté de sources l’anglaises

Autres standards sériels RS Traduit et adapté de sources l’anglaises

Autres interfaces sériels SPI I 2 C USB (souvent associé à un port UART) 1 -Wire, Fire-wire et autres SPI/I 2 C populaires pour ajouter des boîtiers dans un design • USB populaire pour ajouter des périphériques externes • • • Traduit et adapté de sources l’anglaises

SPI • Serial Peripheral Interface • Basé sur des registres à décalage • Synchronisation des transferts assurée par une horloge • Opère comme une courroie crénelée : pendant que des bits sortent, d’autres entrent • Un seul maître et un ou plusieurs esclaves http: //www. mct. net/faq/spi. html Traduit et adapté de sources l’anglaises • Terminologie – MOSI ou SDI : master out & slave in – MISO ou SDO : Master in & slave out – CLK : Horloge de synchronisation ; transferts sur front montant ou descendant (programmable) – SS ou CS : Slave select venant du maitre, habituellement actif bas

Un exemple de port sériel synchrone Traduit et adapté de sources l’anglaises

Système SPI avec boîtiers en cascade Traduit et adapté de sources l’anglaises

SPI • Séquence d’événements lors d’un échange • Les périphériques opèrent souvent en semi duplex Traduit et adapté de sources l’anglaises

I 2 C Séquence d’évènements lors d’un échange (gérée par le maitre) 1. Génération du bit Start (S). 2. Génération de l’adresse de l’esclave (ADDRESS) 3. Génération du bit Read(R)=1 / Write(W)=0 4. Attente du bit d’acquiescement de l’esclave (A) 5. Génération/réception de l’octet de données (DATA). 6. Attente/envoi du bit d’acquiescement (A) 7. Génération du bit STOP (P) ou d’un nouveau bit Start (S) Lors d’un échange de plusieurs octets, les étapes 5 et 6 sont répétées Traduit et adapté de sources l’anglaises

USB • Universal Serial Bus • Un maître et un ou plusieurs esclaves • Utilise 4 lignes – +5 V et masse (le maître peut générer 500 MA par prise) – 2 lignes de données torsadées différentielles avec encodage NRZ • Souvent utilisé dans les microordinateurs (apparait comme un port COM) • Plusieurs versions – 1. 1 : 5 à 12 Mb/s – 2. 0 : 480 Mb/s – 3. 0 : 4. 8 Gb/s (à venir) • Les connecteurs sont tels que l’alimentation est appliquée avant les Traduit et adapté de sources l’anglaises • • données, permettant aux esclaves d’être branchés et retirés en tout temps (“Plug-and-Play”). À la mise sous tension, l’hôte scrute chaque esclave pour déterminer son type et vitesse et lui attribue une adresse (processus d’énumération). Le processus d’énumération est mis à jour lorsqu’un dispositif est branché ou retiré du réseau Standard privé (payement de royautés ou usage d’un composant qui l’a déjà) Protocole compliqué et difficile à déboguer ; mieux vaut utiliser des composants qui l’ont déjà !

Ports sériels dans un C • Exemple du ADu. C 7026 (ARM 7) : – 4 ports sériels intégrés, 1 UART et 3 synchrones (SPI ou I 2 C) – Broches multiplexées Traduit et adapté de sources l’anglaises

Port UART du ADu. C 7026 • COMCON 0 – Configuration de base des trames • Baud rate – Diviseur pour l’horloge Traduit et adapté de sources l’anglaises