Les liaisons numeriques

SSI
SCIENCES DE
L’INGENIEUR
FICHE DE
Les liaisons
cours
numeriques
V Chassilian
St Jo
Avignon
1. Définition
Les liaisons numériques permettent de transmettre des informations binaires d’un système informatique
et/ou électronique à un autre et donc de communiquer l’information. Selon la distance entre les différents
éléments on choisira entre une liaison série ou parallèle.
2. Vitesse de transmission des données :
1 bit/seconde = 1 bit/s = 1 bps
En ce qui concerne les taux de transmission, seule l’unité de mesure des bit/s est applicable dans
l’informatique. Le concept de "baud" décrit le taux de modulation du signal. Les valeurs en bit/s et en bauds
peuvent varier de plusieurs facteurs pour la même ligne de transmission (longueur de câble, type de liaison,
temps de réponse de l’émetteur, etc…).
Conclusion : Attention, les indications en bauds ne sont pas des bit/s
Il existe 2 types de liaison pour la transmission des données :
3. La liaison parallèle :
Chaque fil transmet un seul bit. Pour communiquer un mot de n bits il faudra donc n fils en parallèle. Les
bits sont transmis simultanément sur les n fils.
Des fils de contrôle cadencent les échanges.
Emetteur
D0
D1
Récepteur
D2
D3
D4
D5
D6
Le
mot
binaire
transmettre possède
bits de D7 à D0 :
à
8
D7 est son M.S.B :
D7
D0 est son L.S.B :
 Tension : ‘0 logique’ = 0V,
‘1 logique’ = 5 V
 Architecture de communication :
Câble équipé à chaque extrémité de connecteurs
type DB25 ou type CENTRONICS
 Vitesse : 2 MBps = 2 ………………..
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 Byte se traduit …………………………………….. en français et se note B
bit se traduit ……………………………………….. en français et se note b
 Avantages de la liaison parallèle : Transmission très rapide

-
D0 est son L.S.B :
Inconvénients de la liaison parallèle :
Nécessite un grand nombre de fils donc occupe beaucoup d’espace,
Risque de perte d’un ou plusieurs bit en cas de coupure ou de problème de connexion de l’un des fils.
Coûteux en raison du nombre de fils.
 Conclusion : La liaison parallèle sera réservée pour des communications sur des petites distances
(inférieures à 2m). Aujourd’hui elle est essentiellement utilisée pour le transport des informations au sein de
la carte mère.
4. La liaison série :
La communication d’un mot de n bits se fait sur un seul fil.
A l’émission, un dispositif est chargé d’émettre les bits les uns après les autres au rythme d’une horloge. Le
récepteur doit recomposer la donnée initiale.
4.1. La liaison série synchrone :
Si l’horloge est reliée entre l’émetteur et le récepteur on nommera cette liaison synchrone.
Emetteur
H
t
Récepteur
4.2. La liaison série asynchrone :
Si l’horloge n’est pas reliée entre l’émetteur et le récepteur on nommera cette liaison asynchrone.
L’émetteur et le récepteur ont chacun une horloge, elles seront synchronisée par l’intermédiaire de bits
supplémentaires :
- bit de start : permet la synchronisation des horloges,
- bit de données : 7 ou 8 bits (128 ou 256 codes possibles).
La longueur du caractère qui dépend du codage utilisé (ASCII, EBCDIC, etc…).
- bit de parité : aucun, paire, impaire ; A l’émission on définie logiciellement le type de parité utilisée :
 Si elle est paire, l’émetteur fixera le bit de parité à un état logique tel que le nombre total de
bits (données+parité) soit pair,
 Si elle est impaire, l’émetteur fixera le bit de parité à un état logique tel que le nombre total de
bits (données+parité) soit impair.
- bit de stop : 1 ou 2 bits à la fin du caractère transmis pour indiquer la fin de l’émission.
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Représentation d’une trame :
Cas d’une parité paire
Cas d’une parité impaire
4.3. Modes d’exploitation
4.3.1. Mode simplex
Constituée d’un émetteur et d’un récepteur, la transmission s’effectue dans un seul sens.
Application :
Liaison utilisée lorsque le récepteur n’a jamais besoin d’émettre
4.3.2 Mode semi-duplex (half duplex)
La transmission s’effectue dans un sens ou dans l’autre sens sur un même canal de communication.
1°temps
2°temps
4.3.3 Mode duplex intégral (full duplex)
Chaque sens de transmission possède son propre canal de communication.
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4.4. Type de transmission de la donnée :
 L’interface est de type unipolaire si l’information est codée sous forme d’une tension que l’on mesure
par rapport à la masse.
 L‘interface est de type différentielle si l’information est codée sur deux fils correspondant à des signaux
complémentaires, ce qui minimise l’influence des sources de bruits sur la liaison.
4.5. Les différentes architectures de communication série :
4.5.1. La liaison RS 232
La liaison RS-232 s’effectue à l’aide de connecteurs DB9,
c’est une liaison de moins en moins utilisée.
Elle est facile à mettre en œuvre, entre 2 équipements maximum, de faible coût.
Ses caractéristiques :
- Vitesse de transmission de 1200 à 9600 bauds,
- Asynchrone, Half-duplex, longueur des mots 8 bits,
Système
numérique
n°1
Tx
Rx
- Niveaux de tension :
masse
NL0 → 3 < Ulow
< 25V
avant
1
adaptation
0
Adaptation
Adaptation
de ligne
de ligne
ligne au repos
1
numériqu
Rx
e n°2
masse
NL1→ -3 < Ulow < -25V
0
Système
Tx
0 0
0
0
LSB MSB
1 0
t
Bit de start
(de
la
donnée
suivante)
Bits de stop
Bit de start
Bit de
poids faible
Bit de
poids fort
Bit de parité
D
+12V
-12V
t
D+
+6V
après
adaptation
norme
RS232
-6V
t
D+6V
Unipolaire
-6V
t
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Remarque : L'adaptation des données se fait à l'aide d'un circuit adaptateur de ligne (ex : MAX232), qui
transforme les niveaux logiques issus du système numérique en niveaux logiques compatibles avec les normes
RS232 et vice versa.
4.5.2. Comparatif des liaisons RS :
RS232
RS422
RS485
Type d’interface
Unipolaire
Différentielle
Différentielle
Niveaux de tensions
 25V max
 5V
 5V max
Sensibilité
 3V max
 0,2V
 0,2V
Distance
10 à 20 m
1200 m
1200 m
Débit maximum
19200 bauds
10 Mbps
10 Mbps
Immunité au bruit
Sensible aux parasites
Faible sensibilité aux parasites
Faible sensibilité aux parasites
Type de transmission
Simplex / Half-duplex
Full duplex
Half duplex
Nombre d’émetteurs
1
1
32
Nombre de récepteurs
1
10
Faible distance de liaison
Complexité
connexion
Inconvénients
32
de
câblage
et
de
Coût élevé
4.5.3. La liaison USB
L’Universal Serial Bus (USB) est une norme relative à un bus informatique en
transmission série qui sert à connecter des périphériques informatiques à un
ordinateur. Le bus USB permet de connecter des périphériques à chaud et en
bénéficiant du Plug and Play.
De plus, le bus autorise les branchements et débranchements à chaud (« HotPlug », sans avoir besoin de redémarrer l’ordinateur).
Il peut alimenter certains périphériques en énergie depuis sa version 2 (de 100 à 500 mA selon l’utilisation)
permettant l’alimentation d’appareils portables.
L’USB a supplanté divers bus qui équipaient auparavant les ordinateurs : port série RS-232 (plus lents avec
parfois des problèmes de compatibilités), port parallèle (beaucoup de fils et de place), port PS/2…
Les types de connecteurs utilisés :
Prises USB de type A (côté ordinateur) et
B(côté périphérique), vue de face.
Différents types de prises USB :
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Constitution du câble :
Le câble utilisé est composé de quatre fils isolés :
• 2 sont pour l'alimentation, un au potentiel +5V (VBUS)
(qui permet d´alimenter éventuellement les périphériques
USB) et l’autre à la masse GND,
• les fils 2 restants DATA+ (D+) et DATA- (D-) forment
une paire torsadée qui transfèrent les signaux de données différentiels.
Caractéristiques de la liaison :
Asynchrone,
Simplex / Full duplex
Vitesse de transmission :
- de 1,5 Mbit/s à 480 Mbit/s pour la version 2
- jusqu'à 5 Gbit/s pour la version 3
La vitesse de transmission dépend du schéma électrique de la liaison :
- Type de transmission : différentielle
Le câble d’une longueur maximum de 5m est composé d’une paire de fils torsadés pour les données et
d’une paire de fils non torsadés pour l’alimentation en 0~5V. Attention, au-delà de 10 m la liaison devient
défaillante à cause des problèmes de synchronisation de la transmission des données.
- Transmission des bits : Le port USB utilise un type d'encodage (NRZI) qui nécessite deux broches. C'est-àdire que cet encodage utilise la borne D- pour représenter un 0 binaire, avec une tension négative, et la borne
D+ pour le 1 binaire, avec une tension positive.
NRZI
signifie
No
Return
to
Zero
Inverted
:
« Pas
de
retour
à
zéro,
inversé ».
C'est un codage bien spécial :
- s'il faut envoyer un "1", la sortie ne change pas d'état ;
- s'il faut envoyer un 0", la sortie change d'état à chaque fois :
.
- Au bout de six "1" consécutifs, on envoie un "0".
Remarque : Ce type de codage ne s’applique qu’à la transmission USB.
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- Nombre de périphériques connectables : 127 périphériques par contrôleur selon une topologie en
étoile :
Ordinateur
Ordinateur
(hôte)
USB
Périphérique
USB
USB
Périphérique
Hub racine USB
Périphérique
hub
USB
USB
USB
Périphérique
Périphérique
Périphérique
4.5.4. D’autres Architectures de communication série :
FireWire
Bus véhiculant à la fois des données et des signaux de commandes
des différents appareils qu'il relie (ex : caméscope)
Développé par Apple et Sony
Serial ATA
La norme Serial ATA permet de connecter une mémoire de masse à
une carte mère.
Le Wireless USB
Remplacement du câble par une liaison radio présente surtout
l’avantage, outre le désencombrement des fils, de s’affranchir de la
limite des cinq mètres de distance.
4.6. Conclusion :
La liaison série sera réservée pour des communications sur des longues distances (supérieures à 2m) en
raison de son faible coût et de sa fiabilité. L’évolution des technologies (vers l’USB par exemple) ont permis de
palier la lenteur des anciennes transmissions série et de rivaliser avec les liaisons parallèles, ainsi elles sont
maintenant plus utilisées que les liaisons parallèles pour de courtes distances (imprimantes, disque dur
externe, etc…).
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