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RB - 2002 1
Transmissions séries
Base des transmissions séries
René Beuchat
LAP/EPFL
LSN/EIG/HESSO
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RB - 2002 2
Architecture d’un système informatique
MicroProcesseurMicroProcesseur
Mémoire(s)Mémoire(s)Décodeur
Décodeur
Bus d’adresse
Bus de données
ProgrammeDonnées
Pile
ProgrammeDonnées
Pile
Entrées
Sorties
Entrées
Sorties
Bus de contrôle
A23..A0
D15..D0
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RB - 2002 3
Liaisons séries sur un ordinateur
Clavier, souris (PS2, USB) Modem (RS232, V24) Ligne téléphonique (analogique, numérique)
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RB - 2002 4
Liaisons séries sur un ordinateur
Liaisons multipoint (Ethernet 10 base2) Partage du même câble par plusieurs
utilisateurs
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RB - 2002 5
Liaisons séries sur un ordinateur
Liaisons point à point (Ethernet 10/100 Twisted) Liaison en étoile
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RB - 2002 6
7 couches OSI de l'ISO
Open System Interconnection International Standard Organization
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RB - 2002 7
Codage de bits
Exemples de codages
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RB - 2002 8
Synchronisations
Problèmes de synchronisations :
• Niveau bit
• Niveau mot (assemblage de bits)
• Niveau message (assemblage de mots)
• Vitesse de transmission
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RB - 2002 9
Transmission asynchrone
• Synchronisation par mot :• start bit• donnée (5..8 bits)• parité (facultatif, paire/impaire)• stop bit (1, 1.5, 2 au minimum)
• Vitesse de transmission PAR CHOIX EXTERNE
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RB - 2002 10
Transmission asynchrone, RS-232
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RB - 2002 11
Exemple, RS-232
Transmission code "C", parité paire :• ASCII C 16'43 2' 0100 0011• LSb (bit 0) en premier• '0' > +3V• '1' < -3V
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RB - 2002 12
Exemple, RS-232
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RB - 2002 13
Connecteur RS-232, 25 pôles
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RB - 2002 14
Connecteur RS-232, 9 pôles
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RB - 2002 15
Dialogue RS-232
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RB - 2002 16
RS422- RS485, connexion physique
Transmission différentielle, point à point
Transmission différentielle, multipoints
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RB - 2002 23
Transmission par paquet (1), BISYNC
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RB - 2002 24
Transmission par paquet (2), HDLC
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RB - 2002 25
Ethernet/IEEE 802.3
• Transmission par paquet
• Horloge codée avec données
• Codage Manchester
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RB - 2002 26
Ethernet/IEEE 802.3
• TCP/IP
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Interfaces séries
Bus I2C
Bus SPI
Bus 1-Wire
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RB - 2002 28
Transmission synchrone
Transmission de l'horloge et des données, ex :
• I2C, transmission par paquet
• SPI, transmission par mot (8 bits, QSPI 16 bits)
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RB - 2002 29
Interfaces séries
Exemples de composants Interface asynchrone Modèle interface série 68331
Interface SCI 68331 Circuit i-Wire, uLAN Mémoire Dallas/maxim uLAN
Mémoire série DS2224 Circuit I2C I2C, exemple PCF8574 port //
Port parallèle PCF8574 (vieux composants)
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RB - 2002 30
Interfaces séries
Bus I2C
SMBus(System Management Bus)
Philips semiconductor
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RB - 2002 31
I2C
Bus intercircuits Courte distance (~1 m) Multi-maîtres Multi-esclaves Horloge fournie par le maître Bus collecteur ouvert Transmission à
100 kbits/s (normal), 400 kbits/s (fast)
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RB - 2002 32
I2C, exemple d'utilisations
Extension de ports I/O par simple bus série: port //, convertisseur A/D, D/A, mémoire série, ctrl tuning, etc…
Ex. d'utilisation : chaîne hi-fi, TV, etc…
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RB - 2002 33
I2C, définitions
Maître (master) : Unité qui émet l'horloge, initie et termine le transfert Fournit l'adresse de l'esclave sélectionné et le sens de transfert
du cycle Esclave (slave) :
Unité sélectionnée pour le transfert par un maître Il reçoit l'adresse et le sens du transfert Quittance, s'il est l'unité sélectionnée
Système multi-maître (multimaster system) : Système où plusieurs maîtres peuvent prendre le bus sans
corrompre les données Arbitrage (arbitration)
Procédure pour prendre le bus si plusieurs maîtres désirent le faire en même temps
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RB - 2002 34
I2C, définitions
Emetteur (emettor): Unité qui transmet une donnée sur le bus Ecriture : l'émetteur est le maître Lecture : l'émetteur est l'esclave
Récepteur (receptor): Unité qui reçoit une donnée sur le bus Ecriture : le récepteur est l'esclave Lecture : le récepteur est le maître
Synchronisation (synchronization) Méthode pour synchroniser l'horloge entre plusieurs
circuits
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RB - 2002 35
I2C, interconnexion d'unités
2 lignes pour tous :• SCL : CLk, horloge• SDA: Data, donnée
Transmission :• multipoint• synchrone• par paquet
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RB - 2002 36
I2C, interface sur bus
• SCL : CLk, horloge,• toujours activée par maître• peut être maintenue à '0' par esclave
• SDA : Data, donnée
Lignes bidirectionnelles, collecteur ouvert
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RB - 2002 37
I2C, transmission d'un paquet START/STOP
• Stop : SCL '0' 'H', puis SDA '0' 'H'
• Start : SDA 'H' '0', puis SCL 'H' '0'
• Repos lignes 'H'
• Données changement avec SCL à '0'
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RB - 2002 38
I2C lecture
• 1er octet : • adresse destinataire 7 bits• sens du transfert 1 bits
• Acknowledge (quittance)
maître maître
esclave
Émetteuresclave
Récepteurmaître
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RB - 2002 39
I2C écriture
• 1er octet : • adresse destinataire 7 bits• sens du transfert 1 bits
• Acknowledge (quittance)
maître maître
esclave
Émetteurmaître
Récepteuresclave
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RB - 2002 40
I2C autres accès
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RB - 2002 41
I2C arbitrage multi-maîtres
• Collecteur ouvert & relecture données transmise :• SCL activé par tous les maîtres '0'• Mise de l'adresse destination SDA (msb lsb)• Dès que tous relâchent la ligne 'H'• Tant qu'une adresse destination a un bit à '0', maître
correspondant continue la transmission
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RB - 2002 42
I2C Ralentissement de l'horloge
En maintenant l'horloge à '0', un esclave peut ralentir la transmission
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RB - 2002 43
I2C, exemple PCF8574 port //
Port parallèle 8 bits P7..P0 8 adresses sélectionnables par 3 entrées
A2..A0 4 bits d'adresse fixes '0100'
Ancien circuit !Nouveau : PCF 9553..9558
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RB - 2002 44
I2C, exemple PCF8574 port //
Ecriture I2C
Lecture I2C
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RB - 2002 45
I2C, exemple PCF8574 port //
Timing de transmission
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RB - 2002 46
I2C, exemple PCF8574 port //
Un bit du 8574
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RB - 2002 47
Interfaces séries
Bus SPISynchronous Peripheral Interface
Motorola
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RB - 2002 48
SPI, Synchronous Peripheral Interface (Motorola)
• Bus synchrone• Horloge séparée• Transmission en full-duplex (in, out)• Multi-maître possible• Sélection de l'esclave par lignes
séparées
Environ 1- 4 Mbit/s
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RB - 2002 49
SPI, Synchronous Peripheral Interface (Motorola)
MOSI Master Out, Slave In, Sortie sur le maître, entrée sur l'esclave
MISO Master In, Slave Out, Entrée sur le maître, sortie sur l'esclave
SCK Serial ClocKHorloge de transmission série, fourni par le maître
SS Slave Select, 1 par esclaveSélection de l'esclave
Environ 1Mbit/s
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RB - 2002 50
SPI, Synchronous Peripheral Interface (Motorola)
Exemple :• 1 maître• 4 esclaves
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RB - 2002 51
SPI, Synchronous Peripheral Interface (Motorola)
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RB - 2002 52
SPI, Synchronous Peripheral Interface (Motorola)
Exemple d'implémentation sur uC 68HC11
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RB - 2002 53
Interfaces séries
Bus 1-Wire, uLANDallas-Maxim
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RB - 2002 54
1-Wire, Dallas/Maxim
• Liaison série un fil en modulation largeur d'impulsion
• Collecteur ouvert
• Start bit pour chaque bit, fournit par maître
• ~15 kbit/s
• 50-600m
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RB - 2002 55
1-Wire, Dallas/Maxim
• Exemple de circuit, EconoRAM (ancien circuit)
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RB - 2002 56
1-Wire, Dallas
• Liaison série un fil en modulation largeur d'impulsion
• Collecteur ouvert
• Start bit pour chaque bit, fournit par maître
Ecriture
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RB - 2002 57
1-Wire, Dallas
• Liaison série un fil en modulation largeur d'impulsion
• Collecteur ouvert
• Start bit pour chaque bit, fournit par maître
Lecture
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RB - 2002 58
Mémoire Dallas 1-Wire
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RB - 2002 59
Mémoire Dallas 1-Wire
Communication :• par collecteur ouvert• synchronisation par bit• activation start par maître
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RB - 2002 60
Interfaces séries
Réalisation de la fonction collecteur
ouvert avec un port // programmable
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RB - 2002 61
Collecteur ouvert sur port //
Modèle d'un collecteur ouvert
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RB - 2002 62
Collecteur ouvert sur port //
Modèle d'un collecteur ouvert sur un port d'un interface programmable
Utilisation de la direction du bit : entrée 'Z' Sortie '0' '0'
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RB - 2002 63
Collecteur ouvert sur port // 68331
PFPAR : Choix du mode (IRQ Port parallèle)
DDRF : Sens du port
PortF : Donnée du port
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RB - 2002 64
Collecteur ouvert sur port //
; Macros pour mettre la ligne PortF bit 7 à "0" ou "Z"
IOZ: MACRO
bClr.b #7,DDRF ; en entrée Z
ENDM