Liaison série, liaison parallèle - Sciences de l'Ingénieur - Bac S

Liaison série, liaison parallèle - Sciences de l'Ingénieur - Bac S

digiSchool Bac S vous propose ce cours de Sciences de l'Ingénieur pour le Bac S, rédigé par notre professeur, consacré aux liaison série et liaison parallèle.

Les liaisons de type parallèle et de type série sont deux principes qui permettent les transmissions numériques. Dans ce cours de si, vous étudierez les avantages et inconvénients des liaisons séries et parallèles, et vous vous intéresserez aux liaisons série synchrone et aux liaisons série asynchrone RS232, à travers la transmission simultanée, le brochage de la prise et les signaux associés, le codage NRZ et codage NRZI, mais aussi les formats de transmission et les paramètres de la liaison série RS232.

Téléchargez gratuitement ce cours de Sciences de l'Ingénieur ci-dessous sur les liaisons série et parallèle !

Liaison série, liaison parallèle - Sciences de l'Ingénieur - Bac S

Le contenu du document


COMMENT TRANSMETTRE DES INFORMATIONS ?

Les transmissions numériques se font essentiellement selon deux principes différents :


  • Liaisons de type parallèle : les équipements à relier comportent autant de fils de données que de bits à transmettre, un ou plusieurs fils de contrôle cadencent la transmission. Les bits sont transmis simultanément.

 

 

  • Liaisons de type série

 

Liaison parallèle - Cours Sciences de l'ingénieur Bac S

Les équipements à relier ne comportent qu'un seul fil pour la transmission des données.

Les données sont transportées les unes après les autres. A l'émission, un dispositif est chargé de les émettre au rythme d'une horloge. Le récepteur doit de son côté recomposer la donnée initiale.

L'information d'horloge peut être câblée ou non entre l'émetteur et le récepteur. Dans ce cas, elle est dite synchrone, asynchrone dans le cas contraire.


Avantages et inconvénients des liaisons séries et parallèles

→ Une liaison parallèle nécessite au moins une dizaine de fils là où une liaison série peut se contenter de deux. Par contre, la liaison série a besoin de temps pour communiquer puisque les informations sont envoyées les unes après les autres.

→ Les liaisons effectuées par l'intermédiaire d'ondes infrarouges ou lumineuses, d'ondes radio, de fibre optique... seront toujours de type série puisque le support de l'information ne peut transmettre qu'une seule information à la fois.

→ De fait, les liaisons à grande distance sont réalisées de manière série, la liaison parallèle se cantonnant à la connexion locale entre un ordinateur et certains de ses périphériques.


LIAISON SERIE SYNCHRONE

Architecture simplifiée d'une liaison série

Le traitement de l'information au sein des systèmes numériques est réalisé sur des mots binaires parallèles (les bits sont tous disponibles en même temps). Or, lors du transport de l'information, ils sont envoyés sous forme série (les uns après les autres). Il faut donc avant l'émission, une conversion parallèle en série et à la réception une conversion série parallèle pour retrouver l'information. La structure de base utilisée dans ces deux conversions est un registre à décalage.

Liaison série synchrone - Cours Sciences de l'ingénieur Bac S

Problème : TRANSPORT DE L’HORLOGE = PERTE DE BANDE PASSANTE


LIAISON SERIE ASYNCHRONE RS232

La liaison série à la norme RS 232 est utilisée dans tous les domaines de l'informatique. 


Elle permet la réalisation d'une liaison simple à mettre en œuvre entre 2 équipements. Elle est de type asynchrone, c'est à dire qu'elle ne transmet pas de signal horloge, les deux équipements doivent être configurés avec une même vitesse de transmission identique. Ils doivent par ailleurs utiliser le même protocole.


TRANSMISSION SIMULTANEE

La liaison série RS232 est par principe bidirectionnelle. Il existe un fil pour l'émission et un fil pour la réception des données.

Transmission simultanée - Liaison série RS232 - Cours sciences de l'ingénieur Bac S

La broche d'émission d'un port est appelée TX (ou TD), celle de réception RX (ou RD).

La communication entre les deux équipements peut se faire simultanément (les deux équipements sont en même temps émetteurs de données et récepteurs). Une connexion qui autorise cela est dite full duplex. 

Si la liaison est bidirectionnelle mais que les équipements ne peuvent émettre simultanément, la liaison est dite half duplex.


BROCHAGE DE LA PRISE ET SIGNAUX ASSOCIES


Les prises RS232 sont aux formats DB9 ou DB25, nous nous intéresserons uniquement au format DB9.

Connecteur 9 broches 

Connecteur 9 broches - Cours sciences de l'ingénieur Bac S

Prévue à l'origine essentiellement pour la connexion entre modems et ordinateurs, la connexion RS232 comporte de très nombreux fils de contrôles :

Signal E/S Utilisation
1 CD E Carrier Detect : Annonce que l'autre équipement reçoit une réponse
2 RD E Received Data : Entrée de réception des données
3 TD S Transmitted Data : Sortie d'émission des données
4 DTR D Data Terminal Ready : Indique à l'autre équipement que l'on souhaite communiquer
5 SG   Signal Ground : Masse de référence des signaux (0V)
6 DSR E Data Set Ready : Indique que l'équipement opposé est prêt
7 RTS S Request To Send : Demande à l'équipement opposé de se tenir prêt à recevoir
8 CTS E Clear To Send : Indique que l'équipement opposé est prêt à recevoir
9 RI E Ring indicator : Annonce que le modem reçoit un appel

Ces contrôles ne sont pas systématiquement câblés. 

Les deux broches principales sont les broches de transmission des données 2 et 3, la broche d'émission TX d'un équipement est reliée à la broche de réception RX de l'autre (câble croisé). Les autres broches sont utilisées pour les protocoles de transmission.

Dans les formats de transmission asynchrone l'horloge n'est pas transmise. Elle doit être reconstituée par le récepteur qui la synchronise sur les fronts montants et descendants du signal.


CODAGE NRZ (NO RETURN TO ZERO) ET CODAGE NRZI (NON RETOUR A ZERO INVERSE)

Afin d’adapter le signal au canal de transmission, on code les niveaux logiques.

Ceci permet de :

  • minimiser la bande passante occupée et la décaler vers le haut du spectre.
  • Permettre la récupération de l’horloge
  • Détecter la présence ou l’absence de signal


Codage NRZ : Proche du code binaire naturel, le « 1 » logique est transformé en une tension positive (+V) et le « 0 » logique est transformé en une tension négative (-V). On aboutit à un codage bipolaire.

Pour un codage NRZI, lorsque le bit à transmette est à « 1 », le signal change d’état après le front descendant de l’horloge. Lorsque le bit à transmettre est un « 0 », le signal ne subit aucun changement d’état.


Ce codage présente donc l’avantage de s’affranchir de la polarité du signal. 

Il permet, de plus, de synchroniser les périphériques et l’ordinateur sans transmettre directement un signal d’horloge.

Exemple de signaux :


FORMAT DE TRANSMISSION 

  • le format RS232 comporte des bits de début (start) et de fin (stop) de transmission.
  • les bits de données (D0..Dn) sont compris entre ceux de début et de fin.
  • la transmission peut comporter un bit appelé bit de parité (P)
  • l'état de repos est 1 :


Dans ce mode de transmission un bit est un élément de temps de durée T.

Start

L'information de début est toujours constituée d'un bit à 0. Dès que le récepteur voit la ligne de données passer à 0, il sait que les bits de données vont suivre à la cadence programmée.

Stop

L'information de fin de transmission d'un mot peut être constituée de 1 ou 1,5 ou 2 bits à 1. Après l'envoi de l'information de fin, une nouvelle transmission peut être déclenchée ou rester à l'état de repos 1.

Données

Le nombre de bits de données peut être compris entre 5 et 8 mais en général les périphériques utilisent 7 ou 8 bits. Le mot de donnée est transmis en commençant par les poids faibles (lsb).

Parité

Ce bit est soit présent soit absent. S'il est présent il peut être programmé de façon Paire ou Impaire. Il est positionné pour que le nombre N1 de bits à 1 de la donnée et du bit de parité soit :

  • pair si la parité programmée est paire
  • impair si la parité programmée est impaire


Exemple de parité paire :

Exemple de parité paire - Cours sciences de l'ingénieur Bac S

Exemple de parité impaire :

Exemple de parité impaire - Cours sciences de l'ingénieur Bac S

Dans le cas d'une transmission avec parité, si celle-ci n'est pas correcte au niveau du récepteur, cela signifie qu'une erreur de transmission s'est produite. Cependant toutes les erreurs ne peuvent être détectées par ce moyen. 

Bruit de transmission - Cours sciences de l'ingénieur bac s

Bilan sur l’emploi des bits de parité :

cela ne permet de détecter une erreur que sur un seul bit
d’autres techniques plus performantes existent et s’appliquent sur un groupe d’octets (une trame) et non pas seulement sur un octet :

  • Checksum  (somme de contrôle) 
  • CRC (Contrôle de Redondance Cyclique) : ajoute au message le reste de la division par 2 du message


PARAMETRES DE LA LIAISON SERIE RS232

Vitesse de transmission exprimée en Bauds (=bits/s lorsquon transmet un bit par période)
Débits normalisés : 4800, 9600, 14400, 19200, 28800, 56000, 115200 Bauds
Nombre de bits : 7, 8 ou 9
Bit de stop : optionnel - signale la fin du mot
Bit de starts : signale le début de la trame
Bit de parité : optionnel - permet la détection d'erreurs
Niveaux électriques : 
0 logique correspond à : +3V à +25V (niveau haut)
1 logique correspond à : -3V à -25V (niveau bas) 

Exemples de configurations :

4800, 8, n, 1 : 4800 bauds, 8 bits de données, pas de parité (no), 1 bit de stop

600, 7, p, 2 : 600 bauds, 7 bits de données, 1 bit de parité, 2 bit de stop.

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