La construction d’un câble série Nul-modem

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La construction d’un câble série Nul-modem

Exposé effectué par

INTISSAR MOKHTARIADIL MAAROUFABDERRAHIM NACER

Faculté des sciences et techniques de SETTAT

Licence professionnelle en réseaux

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Plan du rapport

Représentation

Le port série.Spécifications de la norme RS 232;Le port parallèle.Le port USB.

Application :

Construction d’un câble série (nul modem).Les étapes d’installation sous Windows XP.La connexion.

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Représentation

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Définition et historique 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.

1962 Différentes versions du protocole ont été crées depuis. Principalement, on retrouvera RS-232C, créé en 1969 et RS-232D, en 1986.

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…

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Caractéristiques principales 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.

Le port série peut être utilisé sur de grandes distances. Les spécifications de base établissent la distance maximale à 15 mètres, mais il est possible d’augmenter considérablement cette distance avec un fil de bonne qualité.

Le port série avait des connecteurs 25 broches, mais un connecteur plus petit, 9 broches, est rapidement apparu dans le standard. Dans les faits.

Les signaux sur le port série vont de +15V à -15V avec des maximum à +-25V.

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 jusqu’à 115kbps (115200bps).

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Matériel et Connecteur

Dans le protocole RS-232, il existe deux types d’appareils: les Data Terminal Equipment (DTE) qui sont équivalent au PC et les Data Communication Equipment (DCE) qui communiquent des données au PC.

Deux connecteurs sont utilisés dans la norme RS-232: le DB-9 et le DB-25. Ces connecteurs ont respectivement 9 et 25 pins.

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Matériel et Connecteur (Présentation globale)

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Matériel et Connecteur (suite)

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.

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.

Nom 9-pin DTE 25-pin DTE Contrôle

Carrier Detect (DCD) 1 8 DCEReceived Data (RD) 2 3 DCETransmitted Data (TD) 3 2 DTEData Terminal Ready (DTR) 4 20 DTESignal Ground 5 7 DCEData Set Ready (DSR) 6 6 DCERequest To Send (RTS) 7 4 DTEClear To Send (CTS) 8 5 DCERing Indicator (RI) 9 22 DCE

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Brochage du port série standard à 9 broches

Broche Signal Description E/S

1 CD Détection de porteuse Entrée

2 RD Réception de données Entrée

3 TD Emission de données Sortie

4 DTR Terminal de données prêt Sortie

5 SG Masse de signal

6 DSR Données prêtes Entrée

7 RTS Requête d'émission Sortie

8 CTS Prêt pour l'émission Entrée

9 RI Indicateur d'appel Entrée

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Signaux Le signal transmis sur les pins RD et TD va de +15V à -15V. S’il est entre +3V

et +15V, il est interprété comme un 0. S’il est entre -3V et -15V, il est interprété comme un 1 logique. Entre -3V et 3V, un signal est considéré invalide.

La fréquence du signal est pré-établie par l’opérateur du DTE ou du DCE. Elle peut aller de 300bps à 115kbps.

Des bits de départs et de fins servent à délimiter les bits de données.

Il peut avoir un bit de parité servant à détecter les erreurs. Ce bit est décrit plus loin.

0V

-3V

+3V

+15V

-15V

Zone morte

Space(0 logique)

Mark(1 logique)

0 1 1 0 0 0 0 1 0 1

LSB MSB

Start 8 bits de données ('C') P Stop

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Protocole de communication

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, longueurs de fils, etc…).

– Le connecteur utilisé.– Les fonctions de chaque partie du port.

D’autres protocoles apparentés au RS-232 existent:

– Les RS-432 et RS-433 leur 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.

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Spécifications de la norme RS-232C

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.

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Spécifications de la norme RS-232 (suite)

Les données doivent êtres "découpées" en mots de données dont la longueur varie entre 4 et 8 bits.

Des bits de synchronisation, commencement (START) puis fin (STOP) et de même de parité (Odd-Even), sont rajoutés.

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).

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Spécifications de la norme RS-232 (suite)

Voici un schèma qui illustre un mot de données accompagné des bits nécessaires à un transfert valide, le tout formant un bloc :

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Spécifications de la norme RS-232 (suite) 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)

Les bits sont envoyés les uns à la suites des autres après le bit de commencement (grâce aux changements d'états On et Off)

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).

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 ).

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.

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Spécifications de la norme RS-232 (suite) 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. Cette longueur a été proposé dans le souci d'une vitesse de communication maximale.

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 baude Longeur maximale du cable (m)

19200 15

9600 150

4800 300

2400 900

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Le port parallèleIntroduction :

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.

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Le port parallèle est surtout connu pour son utilisation par les imprimantes.

Ce port est aussi très utilisé pour les montages "perso".

Les ports parallèles sont, comme les ports série, intégrés à la carte mère.

La limite prévue d’un câble parallèle est traditionnellement de 3 mètres.

Le port parallèle

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Le port parallèle (suite)

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 :

- Le port EPP (Enhanced Parralel Port, port parallèle amélioré) a permis d'atteindre des débits de l'ordre de 8 à 16 Mbps .

- 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

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Connecteur type B (Centronics-Standard ) :

Ce type de connecteur Possède 36 broches

Les différents types de connecteurs, câbles et leur brochage

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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.

Les différents types de connecteurs, câbles et leur brochage

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Brochage Standard

BrocheDB-25

BrocheCentronic

s

Signal Entrant/Sorta

nt

Bit de Registre

Nom du Signal SPP

1 1 Entrant/Sortant Control 0 Strobe -

2 2 Sortant Data 0 Data Bit 0 +








10 10 Entrant Status 6 ACK -

11 11 Entrant Status 7 Busy +

12 12 Entrant Status 5 Paper End +

13 13 Entrant Status 4 Select +

14 14 Entrant/Sortant Control 1 Auto feed -

15 32 Entrant Status 3 Error -

16 31 Entrant/Sortant Control 2 Initialiaze -

17 36 Entrant/Sortant Control 3 Select In -

18-25 19-30 Gnd / Ground

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Les différents modes et registres associés

Le Standard Parallèle 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 d’une vitesse de 150 Ko/s.

Dispose de 3 registres (3 octets) à partir de l'adresse de base définie dans le BIOS.

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Le Standard Parallèle Port (SPP) (suite): Le premier registre est pour l’écriture.

Nom Offset Lecture/Ecriture Position Description Broche

Data Port Base Ecriture Bit 7 Data 7 9








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Le Standard Parallèle Port (SPP) (suite): Le deuxième registre est pour la lecture


Status Port Base + 1 Lecture Seule Bit 7 Busy 11

Status Port Base + 1 Lecture Seule Bit 6 ACK 10

Status Port Base + 1 Lecture Seule Bit 5 Paper Out 12

Status Port Base + 1 Lecture Seule Bit 4 Select In 13

Status Port Base + 1 Lecture Seule Bit 3 Error 15

Status Port Base + 1 Lecture Seule Bit 2 IRQ /

Status Port Base + 1 Lecture Seule Bit 1 Réservé /

Status Port Base + 1 Lecture Seule Bit 0 Réservé /

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Le Standard Parallèle Port (SPP) (suite): le troisième registre pour la lecture et l’écriture.


Control Port Base + 2 Lecture/Ecriture Bit 7 inutilisé 1

Control Port Base + 2 Lecture/Ecriture Bit 6 inutilisé 10

Control Port Base + 2 Lecture/Ecriture Bit 5 Port Bidirectionnel

activé/

Control Port Base + 2 Lecture/Ecriture Bit 4 Activer IRQ via ACK /

Control Port Base + 2 Lecture/Ecriture Bit 3 Select 17

Control Port Base + 2 Lecture/Ecriture Bit 2 Reset 16

Control Port Base + 2 Lecture/Ecriture Bit 1 Auto Feed 14

Control Port Base + 2 Lecture/Ecriture Bit 0 Strobe 1

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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 d’ajouter 2 registres voir 4 registres par rapport au SPP.

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Comparaison entre port série et port parallèleLe port série présente de multiples avantages par rapport au port parallèle :

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.

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 ).

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.

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USB….

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USB1.1…2.0 (Universal Serial Bus)

L’USB en résumé :

Conçu à l’origine pour remplacer les lignes séries externes au PC servant à communiquer avec des périphériques proches (<5 mètres)

I-Presentation :

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-Créé par Intel en 1994…version 1.0

-1998 version1.1 (à basse vitesse 1.5Mbps , en mode haute vitesse 12Mbps)

-2000 version2.0 (High speed 480Mbps)

-2001 On The Go

II-Les Normes USB :


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L’USB en résumé :Caractéristiques principales :

Topologie en arbre dont la racine est l’hôte (le PC ou le Mac).

Les périphériques peuvent être branchés et débranchés sans arrêter l’ordinateur.

Les périphériques sont alimentés par le Bus.

On peut chaîner jusqu’à 127 périphériques sur un brin.

Les périphériques inutilisés sont automatiquement mis en veille.

Les périphériques sont identifiés et configurés automatiquement par les systèmes d’exploitation.


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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.) ;

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 :

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Modes de transfert (12Mbps/480Mbps) :

Control : pour l’énumération et la configuration.


Interrupt : 64octets/1Ko par trame. Accusé de réception et reprise en cas d’erreur.

Isochrone : avec réservation de bande passante et de temps d’accès dans la limite de 1Ko toutes les ms (Full Speed) ou 3x1Ko toutes les 125us(High Speed). Pas d’accusé de réception, pas de reprise en cas d’erreur(1Mo/24Mo).

Bulk : 1216/6656 octets max par trame. Non prioritaire. Accusé de réception et reprise en cas d’erreur(1.2Mo/53Mo)

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Application

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Le câble Null-modem 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 l’autre PC. D’autres pins du câble sont inversées (DTR-DSR, RTS-CTS) afin de ne pas avoir deux DTE imposant des tensions différentes sur la même ligne.

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Construction du câble null-modem

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.

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Construction du câble null-modemLes différents versions du câble sont:

Le câble Null-modem sans gestion de l'établissement de communication.

Le cable Null-Modem avec gestion de l'établissement de communication bouclée.

Le cable Null-Modem avec gestion de l'établissement de communication partielle.

Le cable Null-Modem avec gestion de l'établissement de communication totale.

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Le cable Null-Modem sans gestion de

l'établissement de communication.

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.

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Le cable Null-Modem avec gestion de

l'établissement de communication bouclée.

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.

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l'établissement de communication partielle.

Ce câble est compatible avec les deux méthodes de communication DTE/DCE et DTE/DTE.

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l'établissement de communication totale.

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.

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Le matériel utilisé 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.

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Un schéma représente le soudage des fils dans le connecteur db9

Fer à souder

L’étain

câble

broche

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Paramètres du port série Lorsqu’on 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 s’agit 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 s’il 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.

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les étapes de l’installation sous

Windows XP

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Les étapes de l’installation

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L’invité

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Le hôte

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À noter :

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 d’arrêt.

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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 :

Contrôle de flux matériel Contrôle de flux logiciel.

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Le contrôle de flux par voie logiciel 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.

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.

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Le contrôle de flux par voie matériel 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".

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.

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À ce moment le Hôte et l’invité sont configurés On vas tester le câble si il se connecte ou pas. On peux accéder par l’ordinateur invité.

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La connexion On clique sur l’icône du bureau qui représente la connexion

qu’on a créé sur l’invité.

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La connexion

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La connexion

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La connexion Le câble est correctement connecté:

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La connexion

Sur l’ordinateur invité on a :

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La connexion

Sur l’ordinateur hôte on a :

Avant

Après la connexion

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Tester la connexion On utilise la commande Ping @IP

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Conclusion

La communication entre deux pc via le port série est faisable mais le débit de transfert est lent, donc c’est préférable d’utiliser un câblecroisé avec deux connecteur RJ45 et deux cartes réseaux pour un débit plus important.

La construction d’un câble série Nul-modem

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