Sciences de l’Ingénieur - ac-aix-marseille.fr · 2015. 12. 5. · Sciences de l’Ingénieur...
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Lycée St-Eloi, 9 Avenue Jules Isaac 13626 Aix en Provence
04 42 23 44 99 04 42 21 63 63
Nom : _ _ _ _ _ _ _ _ _
Date : _ _ _ _ _ _ _ _ _
Sciences de l’Ingénieur
Support de cours
Terminale S – S.I
Transmission de l’information.
Identifier les supports de communication
Analyser les formats et les flux d’information
Transmission de l’Information.
Terminale S - page 2 - S.I
1 INTRODUCTION
1.1 Signaux et canaux de transmission
Les systèmes communiquent entre eux au moyen de signaux. Un signal est porteur d’une
grandeur physique variable contenant l’information à transmettre entre une source et
son récepteur. Cette grandeur peut être électrique, optique, acoustique, ou vibratoire…
Chaine d’Energie
Chaine d’Information
Acquérir les informations.
Traiter les informations.
Communiquer les informations.
Alimenter Distribuer l’
Energie Convertir l’
Energie Transmettre l’
Energie
Agir sur la M.O
M.O.E
M.O.S
Infos.
Ordres
Consignes
Energie
Transmission de l’Information.
Terminale S - page 3 - S.I
Un signal quelconque peut être décomposé en une somme de signaux sinusoïdaux.
Le signal occupe donc une plage de
fréquence comprise entre la fréquence du
fondamental et celle du dernier
harmonique.
Le canal de transmission est le support physique qui va permettre d’acheminer
l’information. Il existe une très grande variété de supports :
Une ‘ligne’ électrique. Elle véhicule un courant électrique.
L’air permet de propager les sons.
Une fibre nerveuse.
Le vide transmet la lumière, et les ondes radioélectriques.
Note : Nous n’aborderons ici que le cas des transmissions basées sur des signaux
électriques.
Un canal de transmission se comporte
comme un filtre qui atténue plus ou moins
le signal en fonction de sa fréquence. La
bande passante du canal se situe dans la
zone la moins atténuée.
Transmission de l’Information.
Terminale S - page 4 - S.I
1.2 Transmissions en « bande de base » et modulation
1.2.1 Transmission en bande de base
Lorsque le spectre du signal à
transmettre se situe dans la
bande passante du canal de
transmission, celui-ci peut
directement acheminer le signal.
On appelle cela une transmission
en « bande de base ».
1.2.2 Modulation du signal
Il est fréquent que le spectre du
signal à transmettre soit situé
en dessous de la bande passante
du canal.
On effectue, dans ce cas, une opération appelée « modulation » qui a pour but de décaler
le spectre du signal pour le rendre compatible avec le canal de transmission.
Note : Ce cours n’abordera que la transmission de signaux en bande de base.
Transmission de l’Information.
Terminale S - page 5 - S.I
2 TRANSMISSION DE L’INFORMATION NUMERIQUE
2.1 Introduction
Les systèmes actuels de traitement de l’information reposent très largement sur les
technologies numériques. Lorsque plusieurs systèmes sont amenés à communiquer, ils
doivent échanger des « données » numériques, à des débits et sur des distances très
variables.
Exemples :
A l’intérieur d’une automobile, les différents calculateurs (freinage, injection,
etc.) doivent pouvoir communiquer. Le volume d’information échangé est
relativement faible, et la distance à parcourir n’excède pas quelques mètres. Le
débit maximal est de 1 Mb/s
Un téléphone portable doit échanger des informations avec l’antenne relais la
plus proche, le débit est de 24,7 kb/s, la distance parcourue peut aller de
quelques mètres à quelques kilomètres.
La sonde spatiale «Voyager 1 » transmet toujours des informations alors qu’elle
se trouve à 18 121 295 000 km de la terre. Le débit est de 1,4 kb/s.
2.2 L’information numérique
La plus petite unité d’information numérique est le Bit (Binary Digit), un bit ne peut
prendre que deux valeurs, appelées généralement ‘0’ et’1’, ou encore ‘Vrai’ ou ‘Faux’. Ces
deux états peuvent être représentés par des grandeurs électriques, par exemple une
tension.
La transmission d’une information numérique composée de plusieurs bits va entrainer
l’apparition d’un signal électrique variable.
Exemple : On souhaite transmettre la valeur hexadécimale (AA)16
(AA)16 = (10101010)2
Transmission de l’Information.
Terminale S - page 6 - S.I
Calculer la fréquence du signal lorsque l’on transmet le message en 1ms ? Refaire le
calcul pour une durée de transmission de 10μs.
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Conclusion :
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Exercice : Le téléchargement d’un fichier de 3MiB a duré 3 minutes et 45s. Quel était
le débit de la transmission ?
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3 DIFFERENTS TYPES DE LIAISONS NUMERIQUES
La communication entre deux machines numériques peut-être réalisée par différentes
techniques :
Transmission de l’Information.
Terminale S - page 7 - S.I
Deux grandes familles de liaisons numériques :
3.1 Liaison parallèle
Dans le mode parallèle, on transmet la totalité du mot binaire sur autant de fils qu’il y a
de bits pour constituer ce mot (généralement 8, ou 16).
Ce mode de transmission est très rapide, mais nécessite un grand nombre de liaisons,
c’est pourquoi il est très rarement utilisé sur de longues distances. On le rencontre, par
exemple, dans les ordinateurs pour relier la carte mère aux différentes cartes filles
(carte vidéo, carte réseau, etc.).
L’exemple ci-dessous illustre la liaison entre un microcontrôleur et un afficheur LCD.
Les lignes de donnés servent
à l’échange d’informations
entre le microcontrôleur et
l’afficheur.
La ligne E permet de synchroniser les échanges :
Lorsque E=1, l’information présentée sur le bus par le microcontrôleur est
mémorisée par l’afficheur.
Lorsque E=0, l’afficheur ignore l’information présente sur le bus, le
microcontrôleur peut écrire une nouvelle donnée.
MCLR/VPP1
RA0/AN02
RA1/AN13
RA2/AN2/VREF-4
RA3/AN3/VREF+5
RA4/T0CKI6
RA5/AN4/SS/LVDIN7
RE0/RD/AN58
RE1/WR/AN69
RE2/CS/AN710
OSC1/CLKI13
RA6/OSC2/CLKO14
RC0/T1OSO/T1CKI15
RC2/CCP117
RC3/SCK/SCL18
RD0/PSP019
RD1/PSP120
RD2/PSP221
RD3/PSP322
RD4/PSP427
RD5/PSP528
RD6/PSP629
RD7/PSP730
RC4/SDI/SDA23
RC5/SDO24
RC6/TX/CK25
RC7/RX/DT26
RB0/INT033
RB1/INT134
RB2/INT235
RB3/CCP2B36
RB437
RB5/PGM38
RB6/PGC39
RB7/PGD40
RC1/T1OSI/CCP2A16
U1
PIC18F452
D7
14
D6
13
D5
12
D4
11
D3
10
D2
9D
18
D0
7
E6
RW
5R
S4
VS
S1
VD
D2
VE
E3
LCD1LM016L
Lignes de contrôle
Lignes de données
Transmission de l’Information.
Terminale S - page 8 - S.I
Les caractères sont codés en ASCII (table ci-dessous).
000 (nul) 016 (dle) 032 sp 048 0 064 @ 080 P 096 ` 112 p 001 (soh) 017 (dc1) 033 ! 049 1 065 A 081 Q 097 a 113 q 002 (stx) 018 (dc2) 034 " 050 2 066 B 082 R 098 b 114 r 003 (etx) 019 (dc3) 035 # 051 3 067 C 083 S 099 c 115 s 004 (eot) 020 ¶(dc4) 036 $ 052 4 068 D 084 T 100 d 116 t 005 (enq) 021 §(nak) 037 % 053 5 069 E 085 U 101 e 117 u 006 (ack) 022 (syn) 038 & 054 6 070 F 086 V 102 f 118 v 007 (bel) 023 (etb) 039 ' 055 7 071 G 087 W 103 g 119 w 008 (bs) 024 (can) 040 ( 056 8 072 H 088 X 104 h 120 x 009 (tab) 025 (em) 041 ) 057 9 073 I 089 Y 105 i 121 y 010 (lf) 026 (eof) 042 * 058 : 074 J 090 Z 106 j 122 z 011 (vt) 027 (esc) 043 + 059 ; 075 K 091 [ 107 k 123 { 012 (np) 028 (fs) 044 , 060 < 076 L 092 \ 108 l 124 | 013 (cr) 029 (gs) 045 - 061 = 077 M 093 ] 109 m 125 } 014 (so) 030 (rs) 046 . 062 > 078 N 094 ^ 110 n 126 ~ 015 ¤(si) 031 (us) 047 / 063 ? 079 O 095 _ 111 o 127
Exemple : On veut afficher « St-ELOI » :
Caractère Code ASCII
en décimal
Code ASCII
en binaire
S
t
-
E
L
O
I
Transmission de l’Information.
Terminale S - page 9 - S.I
Chronogrammes :
3.2 Liaison série
Lors d’une liaison série, les bits du mot à transmettre ne sont plus envoyés
simultanément sur plusieurs lignes différentes, mais les uns après les autres sur une
même ligne.
L’opération qui consiste à transformer une donnée présente sur un bus parallèle en une
donnée série s’appelle sérialisation.
Transmission de l’Information.
Terminale S - page 10 - S.I
La donnée sérialisée peut être transmise dans l’ordre LSB en premier, il s’agit alors
d’une transmission en mode Little Endian. Dans le cas contraire il s’agit d’une
transmission en mode Big Endian.
Exemple : Transmission du caractère ‘E’ (code ASCII (69)10 = (01000101)2) :
Mode Little Endian :
Mode Big Endian :
Il existe deux grandes familles de liaisons séries : les liaisons synchrones, et les liaisons
asynchrones.
Transmission de l’Information.
Terminale S - page 11 - S.I
3.2.1 Liaison série synchrone
Ce type de liaison utilise une ligne pour le signal à transmettre et une autre ligne
(appelée horloge) pour synchroniser les échanges.
Lorsque le signal d’horloge est actif, le récepteur lit la donnée présentée par
l’émetteur.
Lorsque le signal d’horloge est inactif, le récepteur ne lit plus la donnée, et
l’émetteur peut placer une nouvelle donné sur la ligne.
3.2.2 Liaison série asynchrone (type RS232)
Dans une liaison série asynchrone, l’horloge n’est pas transmise. L’émetteur et le
récepteur possèdent tous les deux leurs propres horloges, qui doivent être de même
fréquence. Afin que l’horloge du récepteur puisse se synchroniser sur celle de
l’émetteur, chaque octet transmit est encadré par un bit de START et un bit de STOP.
Constitution d’une trame :
La transmission est effectuée en mode Little Endian
Les données sont précédées d’un bit de START toujours à 0
Les données sont suivies d’un bit de STOP toujours à 1
Transmission de l’Information.
Terminale S - page 12 - S.I
Constitution d’une trame avec bit de parité :
Il s’agit d’un mécanisme destiné à détecter une éventuelle erreur de transmission.
On dit qu’un mot est PAIR lorsque le nombre total de bits à 1 qui le composent est pair ;
par exemple le mot 11010111 est pair, et le mot 11010011 est impair.
Dans le protocole de liaison on peut convenir de ne transmettre que des mots pairs ou
impairs. Par exemple, si le protocole prévoit un contrôle de parité pair, et que le mot
envoyé contient naturellement un nombre impair de bits, le bit de parité est positionné à
un afin de rendre pair le nombre total de bit.
En cas d’erreur de transmission, (si un bit change d’état), la parité n’est plus respectée,
ce qui permet au récepteur de détecter l’erreur.
Exercice : Représenter la trame « SI » en utilisant la parité paire.
4 LIAISON POINT A POINT
Une liaison point à point est une liaison établie entre deux et seulement deux machines.
Il existe trois types de liaisons point à point.
Transmission de l’Information.
Terminale S - page 13 - S.I
4.1 Liaison simplex
Avec ce type de liaison, la communication entre les deux machines ne peut avoir lieu que
dans un seul sens.
4.2 Liaison half duplex
Avec ce type de liaison, la communication entre les deux machines peut avoir lieu dans
les deux sens, mais pas simultanément.
4.3 Liaison full duplex
Avec ce type de liaison, la communication entre les deux machines peut avoir lieu dans
les deux sens simultanément.