1 La construction dun câble série Nul-modem Rapport effectué par INTISSAR MOKHTARI ADIL Maârouf ABDERRAHIM Nacer Faculté des sciences et techniques de SETTAT Licence professionnelle en réseaux

2 Plan du rapport Représentation Le port série. Spécifications de la norme RS 232; Le port parallèle. Le port USB. Application : Construction dun câble série (nul modem). Les étapes dinstallation sous Windows XP. La connexion.

3 n Représentation

4 Définition et historique n Le port série est un très vieux port utilisé dans les tout premiers ordinateurs. Le protocole RS-232, définissant le format des données échangées sur ce port, date de 1962! Différentes versions du protocole ont été crées depuis. Principalement, on retrouvera RS-232C, créé en 1969 et RS- 232D, en n Au début, le port série était utilisé pour plusieurs périphériques du PC. De nos jours, il sert essentiellement à la communication avec des instruments de laboratoire ou appareils dédiés à des tâches spécifiques comme des lecteurs de code à bar, des caisses enregistreuses, etc. Le USB et le FireWire, beaucoup plus récents, ont remplacé progressivement le port série dans la plupart des applications.

5 Caractéristiques principales n Le port série est un port point à point. Il relie deux appareils entre eux, branchés à chaque extrémité du fil. La communication entre les deux appareils est bidirectionnelle. n Du fait de ses caractéristiques matérielles, le port série peut être utilisé sur de grandes distances. Les spécifications de base établissent la distance maximale à 50 pieds (environ 15 mètres), mais il est possible daugmenter considérablement cette distance avec un fil de bonne qualité. n Initialement, le port série avait des connecteurs 25 broches, mais un connecteur plus petit, 9 broches, est rapidement apparu dans le standard. Dans les faits, il est possible de communiquer par port série avec seulement 3 fils! n Les signaux sur le port série vont de +15V à -15V avec des maximum à +-25V. n La vitesse maximum du port série, selon la norme RS-232 est 20kbps (19200bps, plus exactement). Dans les faits, les utilisateurs du port poussent cette vitesse jusquà 115kbps (115200bps).

6 Matériel et Connecteur n Dans le protocole RS-232, il existe deux types dappareils: les Data Terminal Equipment (DTE) qui sont équivalent au PC et les Data Communication Equipment (DCE) qui communiquent des données au PC. n Deux connecteurs sont utilisés dans la norme RS-232: le DB-9 et le DB-25. Ces connecteurs ont respectivement 9 et 25 pins.

7 Matériel et Connecteur (Présentation globale)

8 Matériel et Connecteur (suite) n Trois lignes, en vert, servent pour communiquer: RD, TD et la masse du signal. Les lignes RD et TD contiennent les signaux transmis du DTE au DCE et ceux du DCE au DTE, respectivement. Il est possible de faire de la communication par le port série avec ces trois lignes seulement! n Les autres lignes servent au contrôle de flux de données entre le DTE et le DCE. Elles indiquent le DTE ou le DCE sont prêts à recevoir ou à émettre des données. Les lignes en bleu (DTR, DSR, RTS et CTS) sont couramment utilisées.

9 Brochage du port série standard à 9 broches BrocheSignalDescriptionE/S 1CDDétection de porteuseEntrée 2RDRéception de donnéesEntrée 3TDEmission de donnéesSortie 4DTRTerminal de données prêtSortie 5SGMasse de signal 6DSRDonnées prêtesEntrée 7RTSRequête d'émissionSortie 8CTSPrêt pour l'émissionEntrée 9RIIndicateur d'appelEntrée

10 Signaux n Le signal transmis sur les pins RD et TD va de +15V à -15V. Sil est entre +3V et +15V, il est interprété comme un 0 logique. Sil est entre -3V et -15V, il est interprété comme un 1 logique. Entre -3V et 3V, un signal est considéré invalide. n La fréquence du signal est pré-établie par lopérateur du DTE ou du DCE. Elle peut aller de 300bps à 115kbps. n Des bits de départs et de fins servent à délimiter les bits de données. n Il peut y avoir un bit de parité servant à détecter les erreurs. Ce bit est décrit plus loin.

11 Protocole de communication n Le principal protocole de communication utilisé sur le port série est le RS-232. Cette spécification détermine: –Les caractéristiques des signaux électriques transmis (voltages, vitesse, transitions, longueurs de fils, etc.). –Le connecteur utilisé. –Les fonctions de chaque partie du port. –Quelques applications typiques. n Dautres protocoles apparentés au RS-232 existent: –Les RS-432 et RS-433 sont presque identiques au RS- 232, mais les bits sont encodés différemment et la vitesse de communication est plus grande. –Le RS-485 est un descendant multipoint du RS-232 ayant des caractéristiques similaires. La principale différence est la possibilité de connecter plusieurs appareil sur un bus RS-485.

12 Spécifications de la norme RS-232C n La norme RS-232 utilise une communication de type asynchrone et sérielle.Le coté asynchrone est marqué par des transferts qui ne sont pas définis à intervalle de temps précis, le transfert de données peut commencer a n'importe quel moment et c'est au récepteur du message de détecter le commencement et la fin de ce dernier. Cette norme consiste donc a nous montrer comment des données sont envoyées bit par bit sur un canal physique.

13 Spécifications de la norme RS-232 (suite) n Pour la transmission, les données doivent êtres "découpées" en mots de données dont la longueur varie entre 4 et 8 bits. Afin d'assurer un transfert valide, des bits de synchronisation, commencement (START) puis fin (STOP) et de même de parité (Odd-Even), sont rajoutés. Il est important de noter que l'émetteur et le récepteur utilise le même nombre de bits sinon une confusion au niveau de la compréhension des mots de données apparaîtrait et le transfert échouerait. n Les bits de données sont envoyés à une fréquence prédéfinie, le taux de baud (que l'on nomme le nombre de bits par secondes) qui se doit d'être la même chez les deux correspondants. Lorsque le premier bit est reçu, le récepteur calcule à quel moment les autres bits de données seront reçus et vérifiera l'état des canaux physiques à ces moments. La norme RS-232 définit deux états, On (ou marking) et Off (ou spacing). Lorsque aucune communication n'est ouverte l'état est toujours On (ou marking).

14 Spécifications de la norme RS-232 (suite) n Voici un schèma qui illustre un mot de données accompagné des bits nécessaires à un transfert valide, le tout formant un bloc :

15 Spécifications de la norme RS-232 (suite) n Le bit de commencement (START) est perçu par le récepteur comme un changement d'état de la ligne qui passe de On (marking state) à Off (spacing state), qui est toujours à l'état On ou au "repos". n niveau du mot de données les bits sont envoyés les uns à la suites des autres après le bit de commencement (grâce aux changements d'états On et Off) n Le bit de fin (STOP) sert à marquer la fin d'un bloc de données (frame). Ce bit est toujours à l'état Off (spacing state). n Le bit de parité qui est optionnel (non représenté sur l'image) constitue un mécanisme basique de vérification. (le fait de ne pas se servir du bit de parité permet un gain de vitesse ). n le standard ASCII qui a été retenu par la norme pour l'échange d'informations. Notons que les 32 premiers caractères ainsi que le dernier des 128 sont des codes de contrôle.

16 Spécifications de la norme RS-232 (suite) n Le niveau du signal peut engendrer deux états. Un bit haut est identifié par un voltage négatif tandis qu'un bit bas l'est par un voltage positif. Capacité Emissi on (V) Capacité Récépti on (V) 0 logique ou Etat bas +5 ~ ~ logique ou Etat haut -5 ~ ~ -25 Indéfini\-3 ~ +3 Nous allons maintenant nous intéresser aux propriétés physiques de la norme. n La norme RS232 établie une méthode de communication capable de communiquer dans différents environnements. un certain nombre de limitations telles que le voltage maximum etc.... Le "taux de baud" maximal était de 20Kbps alors qu'aujourd'hui les nouveaux microcontrôleurs (UART) nous permettent d'atteindre les 1,5 MB/s.

17 Spécifications de la norme RS-232 (suite) n La longueur maximale de câble est un des éléments le plus abordé au niveau de la norme RS-232. Cette dernière propose donc une longueur maximale de 15 mètres ou de capacitance maximale égale à 2500 pF. Cette longueur a été proposé dans le souci d'une vitesse de communication maximale. n le fait de ralentir la vitesse nous permet d'utiliser des longueurs de câble beaucoup plus grandes. Ci-joint un tableau résumant les résultats obtenus : Taux de baudeLongeur maximale du cable (m)

18 Le port parallèle 1.1 Introduction : n La transmission de données en parallèle consiste à envoyer des données simultanément sur plusieurs canaux (fils). Les ports parallèle présents sur les ordinateurs personnels permettent d'envoyer simultanément 8 bits (un octet) par l'intermédiaire de 8 fils.en parallèle

19 LE Port PARALLEL Le port parallèle est surtout connu pour son utilisation par les imprimantes. Ce port est aussi très utilisé pour les montages "perso". Les connaissances à acquérir afin de pouvoir "piloter" ce port sont abordables pour les programmeurs les moins assidus n Les ports parallèles sont, comme les ports série, intégrés à la carte mère. Les connecteurs DB25 permettent de connecter un élément extérieur (une imprimante par exemple).

Les différents types de connecteurs, câbles et leur brochage n Connecteur type A (DB-25) : Ce type de connecteur Possède 25 broches

Les différents types de connecteurs, câbles et leur brochage n Connecteur type B (Centronics-Standard ) : Ce type de connecteur Possède 36 broches

22 n Connecteur type C (Mini-centronics) : Le connecteur de type C est une variante du connecteur de type B, plus petite, possédant de meilleurs caractéristiques électriques, il est facile à assembler et se fixe plus aisément. 1.2 Les différents types de connecteurs, câbles et leur brochage

23 Le port parallèle (suite) n Les premiers ports parallèles bidirectionnels permettaient d'atteindre des débits de l'ordre de 2.4Mb/s. Toutefois des ports parallèles améliorés ont été mis au point afin d'obtenir des débits plus élevés : n Le port EPP (Enhanced Parralel Port, port parallèle amélioré) a permis d'atteindre des débits de l'ordre de 8 à 16 Mbps n Le port ECP (Enhanced Capabilities Port, port à capacités améliorées), mis au point par Hewlett Packard et Microsoft. Il reprend les caractéristiques du port EPP en lui ajoutant un support Plug and Play, c'est-à-dire la possibilité pour l'ordinateur de reconnaître les périphériques branchés

Les différents types de connecteurs, câbles et leur brochage n Brochage Standard Broche DB-25 Broche Centronics Signal Entrant/SortantBit de RegistreNom du Signal SPP 11Entrant/SortantControl 0Strobe - 22SortantData 0Data Bit SortantData 1Data Bit SortantData 2Data Bit SortantData 3Data Bit SortantData 4Data Bit SortantData 5Data Bit SortantData 6Data Bit SortantData 7Data Bit EntrantStatus 6ACK - 11 EntrantStatus 7Busy + 12 EntrantStatus 5Paper End + 13 EntrantStatus 4Select + 14 Entrant/SortantControl 1Auto feed EntrantStatus 3Error Entrant/SortantControl 2Initialiaze Entrant/SortantControl 3Select In Gnd/Ground

Les différents types de connecteurs, câbles et leur brochage n 1.2.5Les câbles : il est souvent utilisé pou connecter des imprimantes. La limite prévue est traditionnellement de 3 mètres mais il existe des câbles de 6 voir 10 mètres vérifiant les caractéristiques définies par le standard IEEE Il existe plusieurs configurations de câble.

Les différents modes et registres associés n Le Standard Parallele Port (SPP): L'unique protocole d'envoi de données à l'époque de l'introduction du port parallèle. A l'origine, ce protocole permettait uniquement l'envoi de données vers les imprimantes dune vitesse de 150 Ko/s. dispose de 3 registres (3 octets) à partir de l'adresse de base définie dans le BIOS.

Les différents modes et registres associés n (SPP)Suite : : NomOffsetLecture/EcriturePositionDescriptionBroche Data PortBaseEcritureBit 7Data 79 Data PortBaseEcritureBit 6Data 68 Data PortBaseEcritureBit 5Data 57 Data PortBaseEcritureBit 4Data 46 Data PortBaseEcritureBit 3Data 35 Data PortBaseEcritureBit 2Data 24 Data PortBaseEcritureBit 1Data 13 Data PortBaseEcritureBit 0Data 02 le premier registre pour lécriture

Les différents modes et registres associés n (SPP)Suite : : le deuxième registre pour la lecture NomOffsetLecture/EcriturePositionDescriptionBroche Status PortBase + 1Lecture SeuleBit 7Busy11 Status PortBase + 1Lecture SeuleBit 6ACK10 Status PortBase + 1Lecture SeuleBit 5Paper Out12 Status PortBase + 1Lecture SeuleBit 4Select In13 Status PortBase + 1Lecture SeuleBit 3Error15 Status PortBase + 1Lecture SeuleBit 2IRQ/ Status PortBase + 1Lecture SeuleBit 1Réservé/ Status PortBase + 1Lecture SeuleBit 0Réservé/

Les différents modes et registres associés n (SPP)Suite : le troisième registre pour la lecture et lécriture NomOffsetLecture/EcriturePositionDescriptionBroche Control PortBase + 2Lecture/EcritureBit 7inutilisé1 Control PortBase + 2Lecture/EcritureBit 6inutilisé10 Control PortBase + 2Lecture/EcritureBit 5 Port Bidirectionnel activé / Control PortBase + 2Lecture/EcritureBit 4Activer IRQ via ACK/ Control PortBase + 2Lecture/EcritureBit 3Select17 Control PortBase + 2Lecture/EcritureBit 2Reset16 Control PortBase + 2Lecture/EcritureBit 1Auto Feed14 Control PortBase + 2Lecture/EcritureBit 0Strobe1

Les différents modes et registres associés n Le Mode EPP: Inventé en 1991 par Xircom, Zenith et Intel. le transfert d'un mot de 8 bits ne consomme qu'un seul cycle d'opération d'entrée/sortie. permet d'obtenir un débit allant jusqu'a 2Mo/s. Le port est bidirectionnel et permet la connexion de périphérique gourmant en terme de bande passant. Permet dajouter 2 registres voir 4 registres par rapport au SPP.

Les différents modes et registres associés NomOffsetLecture/EcritureMode Address PortBase + 0EcritureSPP/EPP Status PortBase + 1LectureSPP/EPP Control PortBase + 2EcritureSPP/EPP Address PortBase + 3Lecture/EcritureEPP Data PortBase + 4Lecture/EcritureEPP Indéfini Base + 5 Base + 6 Base + 7 IndéfiniEPP Le Mode EPP (suite):

32 Comparaison entre port série et port parallèle n Le port série présente de multiples avantages par rapport au port parallèle : n Le port série transmet un '1' ( etat haut ou marking state ) dans la plage des -3V à -25V et un '0' ( etat bas ou space state ) dans la plages des +3V à + 25V.On peut ainsi obtenir sur le port série une oscillation maximale de 50V comparée à 5V sur le port parallèle. n Le problème de longueur du câble entraînant une perte ou atténuation du signal n'est plus tellement un problème car la transmission de données ne nécessite que trois fils ( configuration Null-Modem ) au lieu de 19 câbles voir 25 ( ce qui est économiquement plus intéressant ). n La communication série réduit le nombre de broches des microcontrôleurs ( MPU ) car on utilise généralement que deux de ces broches pour la transmission et réception comparé à un minimum de 8 broches dans le cas du port parallèle.

33 USB….

34 USB1.1…2.0 (Universal Serial Bus) n LUSB en résumé : Conçu à lorigine pour remplacer les lignes séries externes au PC servant à communiquer avec des périphériques proches (<5 mètres) I-Presentation :

35 -Créé par Intel en 1994…version version1.1 (à basse vitesse 1.5Mbps, en mode haute vitesse 12Mbps) version2.0 (High speed 480Mbps) On The Go II-Les Normes USB : USB1.1…2.0 (Universal Serial Bus)

36 n LUSB en résumé : Caractéristiques principales : Topologie en arbre dont la racine est lhôte (le PC ou le Mac). Les périphériques peuvent être branchés et débranchés sans arrêter lordinateur. Les périphériques sont alimentés par le Bus. On peut chaîner jusquà 127 périphériques sur un brin. Les périphériques inutilisés sont automatiquement mis en veille. Les périphériques sont identifiés et configurés automatiquement par les systèmes dexploitation. USB1.1…2.0 (Universal Serial Bus)

37 n Les connecteurs dits de type A, dont la forme est rectangulaire et servant généralement pour des périphériques peu gourmands en bande passante (clavier, souris, webcam, etc.) ; n Les connecteurs dits de type B, dont la forme est carrée et utilisés principalement pour des périphériques à haut débit (disques durs externes, etc.). Alimentation +5V (VBUS) 100mA maximum Données (D-) Données (D+) Masse (GND) III-Types de connecteurs :

38 Hub USB 4.4 à 5.25v ! 500mA A Lhôte gère les communications en distribuant des jetons. Chaque périphérique est identifié grâce à un VID et un PID. Adresse dynamique, allouée à linitialisation (énumération). 4 modes de transfert : control, interrupt, isochrone, bulk. B USB1.1…2.0 (Universal Serial Bus) III-Fonctionnement du bus USB :

39 n Modes de transfert (12Mbps/480Mbps) : Control : pour lénumération et la configuration. USB1.1…2.0 (Universal Serial Bus) Interrupt : 64octets/1Ko par trame. Accusé de réception et reprise en cas derreur. Isochrone : avec réservation de bande passante et de temps daccès dans la limite de 1Ko toutes les ms (Full Speed) ou 3x1Ko toutes les 125us(High Speed). Pas daccusé de réception, pas de reprise en cas derreur(1Mo/24Mo). Bulk : 1216/6656 octets max par trame. Non prioritaire. Accusé de réception et reprise en cas derreur(1.2Mo/53Mo)

40 n Application

41 Le câble Null-modem n Un câble NULL modem est un câble qui permet de connecter deux PCs entre eux. Comme les PCs sont tous deux des DTE, ils transmettent tous deux sur la pin 3 de leur connecteur DB9 et ils reçoivent tous deux sur la pin 2. Un câble NULL modem est essentiellement un câble dans lequel les pins 2 et 3 sont inversées. Ainsi chacun des PCs transmet sur la ligne de réception de lautre PC. Dautres pins du câble sont inversées (DTR-DSR, RTS-CTS) afin de ne pas avoir deux DTE imposant des tensions différentes sur la même ligne.

42 Construction du câble null-modem n Nous allons maintenant voir les différentes versions du câble Null- Modem tout en soulignant les critères de compatibilité à chaque fois puis nous verrons les câbles standards.

43 Construction du câble null-modem Les différents versions du câble sont: n Le câble Null-modem sans gestion de l'établissement de communication. n Le cable Null-Modem avec gestion de l'établissement de communication bouclée. n Le cable Null-Modem avec gestion de l'établissement de communication partielle. n Le cable Null-Modem avec gestion de l'établissement de communication totale.

44 Le cable Null-Modem sans gestion de l'établissement de communication. n Ce câble est le plus économique à réaliser. Cela dit il ne prend en charge que le contrôle de flux totalement logiciel XON/XOFF ce qui le destine à des applications plus restraintes mais qui reste dans bien des cas très utiles.

45 Le cable Null-Modem avec gestion de l'établissement de communication bouclée. n Ce câble a été pensé pour soulager l'incompatibilté logiciel du précédent. En fait il fait systématiquement croire au logiciel que le correspondant est, toujours, là et prêt à recevoir des données. Cela dit ce câble ne permet pas d'assurer un contrôle de flux réel. Il reste très économique.

46 Le cable Null-Modem avec gestion de l'établissement de communication partielle. n Ce câble est compatible avec les deux méthodes de communication DTE/DCE et DTE/DTE.

47 Le cable Null-Modem avec gestion de l'établissement de communication totale. n Ce câble ne présente plus de compatibilité avec les communications de type DTE/DCE. Par contre il permet un contrôle de flux maximal grâce au croisement des lignes DTR/DSR et RTS/CTS. Au niveau économique c'est celui qui revient le plus cher avec 7 fils utilisés.

48 Le matériel utilisé n Tout d'abord il faut disposer des outils de base, à savoir un fer à souder, de l'étain pour souder, une pompe, deux ou trois pinces (coupante, à dénuder, et plate), deux connecteur db9, et un câble semi-rigide.

49 Paramètres du port série n Lorsquon utilise un port série, il faut toujours déterminer les paramètres de communications sur le port. Ces paramètres (Settings) sont décrits ci-dessous: –Baud Rate: Il sagit de la fréquence des bits transmis sur le port série. Les fréquences disponibles sont pré-établies: 300bps, 600bos, 1200bps, …19200bps, 38400bps, etc. Défaut = 9600bps –Parité: Le bit de parité sert à vérifier sil y a eu des erreurs dans le byte transmis. Le nombre de 1 dans le byte transmis est comptabilisé et le bit de parité est ajusté en fonction de ce dernier. En réception, on compte le nombre de 1, puis on vérifie si le bit de parité est bon. Il y 3 valeurs possibles à ce paramètre: paire, impaire et pas de parité. Défaut: pas de parité. –Nombre de bits de stop: Nombre de bit de stop (1) qui suivent le byte transmis. Défaut = 1. –Nombre de bits par octet: Nombre de bit transmis par octet. Peut être 5,6,7 et 8. Défaut = 8.

50 n les étapes de linstallation sous Windows XP

51 Les étapes de linstallation

52 Les étapes de linstallation

53 Les étapes de linstallation

54 Les étapes de linstallation n Linvité

55 Les étapes de linstallation

56 Les étapes de linstallation

57 Les étapes de linstallation

58 Les étapes de linstallation

59 Les étapes de linstallation

60 Les étapes de linstallation n Le hôte

61 Les étapes de linstallation

62 Les étapes de linstallation

63 Les étapes de linstallation

64 Les étapes de linstallation

65 Les étapes de linstallation

66 Les étapes de linstallation

67 Les étapes de linstallation

68 À noter : n Les deux ordinateurs doivent procéder les mêmes configurations des ports COM. La vitesse du port. La parité. Le contrôle de flux. Bits de données. Bits darrêt.

69 Le contrôle de flux lorsque le correspondant d'un message reçoit trop de données avant qu'il ait eu le temps de les lires il se produit une saturation de la mémoire et le message est erroné. Alors il faut que le correspondant signal le fait qu'il ne peux plus recevoir de données le temps qu'il les traite. Ce mécanisme d'attente avant de continuer est appelé contrôle de flux et est décliné sous deux forme : n Contrôle de flux matériel n Contrôle de flux logiciel.

70 Le contrôle de flux par voie logiciel n Ce type de contrôle est aussi connu sous le nom de contrôle de flux Xon/Xoff. Ce mode ne requiert pas l'utilisation de canaux physiques supplémentaires. n La technique du contrôle de flux est simple. Si une entité souhaite interrompre l'envoi de données lui arrivant, il lui suffit d'envoyer le caractère XOFF. Bien sûr lorsque l'entité en question est en mesure de recevoir la suite du message, il lui suffit d'envoyer le caractère XON.

71 Le contrôle de flux par voie matériel n cette technique utilise des canaux physiques en plus (ligne RTS et CTS). Elle est aussi connu sous le nom de contrôle de flux RTS/CTS. Ce type de contrôle de flux est à l'origine conçu pour établir une communication entre un pc et un périphérique tel que le modem. On parle aussi de "handshaking". n Le principe est simple. Le PC active la ligne RTS signalant ainsi la présence d'informations à transmettre au périphérique. Ce dernier vérifie si il est en état de recevoir, si oui il active sa ligne CTS afin d'indiquer au PC qu'il est prêt à recevoir.

72 Les étapes de linstallation n À ce moment le Hôte et linvité sont configurés n On vas tester le câble si il se connecte ou pas. n On peux accéder par lordinateur invité.

73 La connexion n On clique sur licône du bureau qui représente la connexion quon a créé sur linvité.

74 La connexion

75 La connexion

76 La connexion n Le câble est correctement connecté:

77 La connexion n Sur lordinateur invité on a :

78 La connexion n Sur lordinateur hôte on a : Avant Après la connexion

79 Tester la connexion n On utilise la commande

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