Méthodes de base de la transmission de données série
Des impulsions binaires sont utilisées pour transmettre les données dans une communication série. Le premier élément binaire est représenté par une tension de cinq volts ou une porte logique HAUT. À l'inverse, le zéro binaire est représenté par une porte logique BAS ou une tension de zéro volt. Pour mettre en place une communication série, il est nécessaire de disposer d'une source et d'une destination, qui sont également appelées émetteur et récepteur. Différents types de communications série peuvent être utilisés. Ils sont connus sous le nom de Simplex, Half Duplex et Full Duplex
Méthodes de transmission
- La méthode Simplex propose une transmission de données à sens unique. Avec ce modèle, seule la source ou la destination est active à un moment donné. Si la source envoie des données, le récepteur n'a d'autre choix que d'accepter la transmission. Le mode Simplex est utilisé pour la diffusion de signaux télévisuels ou radiophoniques.
- Le mode Half Duplex permet à la source et à la destination d'être toutes les deux actives, mais pas simultanément. La transmission est uniquement possible dans un sens à la fois. Ce type de transmission est utilisé lorsque vous naviguez sur Internet. Lorsque lancez une requête depuis votre ordinateur vers une page web, le serveur exécute cette requête. Il se transforme ensuite en émetteur pour envoyer la réponse vers votre ordinateur, qui est devenu le récepteur.
- Le mode Full Duplex est le type de communication série le plus utilisé au monde. La source et la destination sont toutes les deux actives et peuvent envoyer et recevoir des données simultanément. Votre smartphone est un excellent exemple de mode Full Duplex.
Un autre point à prendre en compte en s'intéressant à la communication série est le protocole et le boutisme utilisés par les deux ordinateurs. Le boutisme fait référence à la méthode consistant à utiliser des adresses mémoire spécifiques pour stocker les données. Il s'agit de la méthode de stockage des données dans une adresse mémoire. Il existe deux classifications concernant le boutisme d'alignement des données.
- Petit-boutisme
- Gros-boutisme.
L'exemple suivant met en évidence la différence entre le petit-boutisme et le gros-boutisme. Il montre comment la transmission des données héxadécimales 32 bits ABCD87E2 est stockée à l'aide de chaque type de boutisme.
Quelle est la différence entre petit-boutisme et gros-boutisme ?
La différence entre le petit-boutisme et le gros-boutisme se situe au niveau de l'octet (MSB ou LSB) stocké dans la mémoire.
Comment la chaîne de caractères ABCD87E2 est-elle modélisée dans la mémoire ?
Au format petit-boutisme, le LSB est stocké à l'adresse mémoire la plus basse et le MSB à l'adresse mémoire la plus haute.
Petit-boutisme et gros-boutisme
Il existe deux formes de base pour le transfert de données : les communications série et parallèle. La communication série procède à la transmission des données bit par bit. Elle se sert essentiellement de deux fils, un pour envoyer et l'autre pour recevoir.
Lorsque vous envoyez des données, le boutisme de la transmission a son importance. Dans la transmission de données binaires 8 bits de 11001110, quel bit est envoyé le premier ? Il peut s'agir du bit de poids fort ou MSB (le 7ème bit) ou du bit de poids faible ou LSB (le bit 0). Le schéma ci-dessous montre une transmission au format petit-boutisme où le LSB est envoyé le premier.
Communication série
Dans cet exemple, un seul bit est envoyé par l'émetteur au récepteur pour chaque pulsation d'horloge.
Au lieu d'envoyer les données bit par bit, la communication parallèle est capable d'envoyer 8,16 ou 32 bits de données simultanément. Entre autres exemples de communication parallèle, il y a les imprimantes et photocopieurs, qui bénéficient du transfert de données plus rapide proposé par cette méthode de communication.
Communication parallèle
Communication série vs communication parallèle
La communication série envoie des données un seul bit à la fois. Par conséquent, moins de lignes d'E/S (entrée/sortie) sont nécessaires pour la mettre en place par rapport à la communication parallèle. Il y a donc moins de possibilités d'interférence et un espace requis limité. Cette méthode permet également de réduire le coût du système intégré et de transférer des données de manière fiable sur de longues distances. Les appareils de transmission de données (DCE) tels que les modems utilisent le transfert de données série.
Un plus grand nombre de lignes d'E/S est nécessaire pour mettre en place une communication parallèle. Lorsque des données sont envoyées dans un bloc de 8,16 ou 32 bits, chaque bit doit disposer de sa propre ligne d'E/S physique. La vitesse du transfert parallèle est plus rapide que celle d'une transmission série, mais elle nécessite un plus grand nombre de lignes d'E/S. Le transfert de données parallèle est utilisé par les ordinateurs personnels pour échanger des données avec leurs composants internes tels que la mémoire vive (RAM) ou le processeur.
Remarque : La communication série est privilégiée par les systèmes comprenant des circuits ou des processeurs disposant d'un nombre limité de broches d'E/S.
Les avantages et les inconvénients des communications série et parallèle sont mis en évidence dans le graphique de comparaison ci-dessous.
| Bus série |
Bus parallèle |
| Envoie un bit de données à chaque pulsation d'horloge |
Transfère un bloc de données à la fois |
| Meilleure méthode pour les communications longue distance |
Principalement utilisée pour les communications sur de courtes distance |
| Faible vitesse de transmission |
Vitesse de communication plus élevée |
| Utilise un seul fil pour la transmission de données |
A besoin d'un nombre ‘n’ de lignes pour transmettre ‘n’ bits |
| Coût d'installation faible |
Coût d'nstallation plus élevé |
| Exemple : d'un ordinateur à un autre |
Exemple : d'un ordinateur à une imprimante multifonctions |
Types d'interfaces de communication série
L'interface série est responsable de l'encodage des bits d'un nombre binaire. Il effectue cette tâche en prenant en compte l'emplacement "temporel" des bits sur un fil plutôt que leur emplacement "spatial" dans un groupe de fils.
L'index d'horloge est le mécanisme assurant le bon fonctionnement des périphériques série. Une horloge défectueuse peut provoquer des résultats inattendus, et chaque périphérique possède un signal d'horloge différent. Les protocoles de communication série sont principalement synchrones ou asynchrones.
■ Interface série synchrone
Une interface série synchrone utilise un seul bus du processeur partageant le signal d'horloge et assurant la transmission des données, ce qui rend le transfert synchrone de données plus rapide que son alternative. Il n'y a pas à se soucier d'éventuelles différences de vitesse de transmission, et moins de lignes d'E/S sont nécessaires pour connecter des périphériques. Les bus SPI et I2C font partie des interfaces synchrones.
■ Interface série asynchrone
Une interface série asynchrone fonctionne sans signal d'horloge externe. Son fonctionnement est contrôlé par ces quatre paramètres :
- Contôle de la vitesse de transmission ;
- Contrôle du flux de données ;
- Contrôle d'erreurs ;
- Contrôle de la transmission et de la réception.
Lorsque la stabilité d'une communication est importante, les protocoles asynchrones sont privilégiés. Ils sont également adaptés aux transmissions de données sur de longues distances. RS232, RS422 et RS485 sont des exemples de protocoles asynchrones.
Comment fonctionne une communication série ?
La communication série est utilisée par les microcontrôleurs et les microprocesseurs modernes pour le transfert de données interne et externe. Prenons un exemple simple consistant à envoyer un fichier de votre ordinateur portable vers votre smartphone. Vous l'enverrez probablement via une connexion Wi-Fi ou le protocole Bluetooth.
Pour établir une communication série, suivez les étapes ci-dessous :
- Créez une connexion.
- L'ordinateur portable effectuera une recherche des périphériques à proximité et affichera la liste de ceux qu'il a découverts.
- Sélectionnez le périphérique avec lequel vous souhaitez communiquer.
Votre smartphone doit être couplé pour que la connexion soit effective. Le logiciel utilise des paramètres par défaut, vous n'avez donc pas besoin de configurer les paramètres manuellement. Il y a quatre paramètres affectant la communication : la vitesse de transmission, la sélection du bit de données (tramage), le bit de départ/d'arrêt et la parité.
Règles de communication série
Qu'est-ce que la vitesse de transmission ?
La vitesse de transmission fait référence au débit effectif entre l'émetteur et le récepteur. Elle est indiquée en bits par seconde. Les vitesses de transmission les plus courantes sont 1200, 2400, 4800, 9600 et 57600.
L'émetteur et le récepteur doivent être réglés avec la même vitesse de transmission. Dans la cas présent, il s'agit de l'ordinateur portable et du smartphone.
Remarque : Une vitesse de transmission plus élevée entraînera un transfert plus rapide des données.
Vous pouvez envisager d'utiliser une vitesse de transmission de 115200 bauds comme valeur maximale pour limiter les possibilités d'erreurs liées au fait que le récepteur ne supporte pas les fréquences élevées.
Tramage
Le tramage indique le nombre de bits de données qui seront envoyées par l'émetteur. Sur la plupart des périphériques, il s'agit de 8 bits. Une fois le nombre de bits défini, le type de boutisme doit également être indiqué.
Synchronisation
Les bits de synchronisation sont utilisés pour identifier le début et la fin d'un transfert de données. Un bit de départ et 1 ou 2 bits d'arrêt sont ajoutés à la trame de données originale. C'est de cette manière qu'est effectué le transfert de données asynchrone.
Contrôle d'erreur
Le contrôle d'erreur est très important pour se prémunir contre la corruption de données pouvant survenir en raison du bruit perturbant le récepteur. Vérifier la parité est également indispensable pour s'assurer de la fiabilité des données reçues.
La parité peut être définie sur paire ou impaire, en fonction du nombre de 1 qui sont transférés. Elle est paire et le bit de parité prend comme valeur 1 lorsqu'un nombre pair de 1 ont été envoyés. Le bit de parité prend pour valeur 0 lorsqu'un nombre impair de 1 sont transférés.
Conclusion
La communication série est un concept essentiel s'appliquant à de nombreux domaines pour les systèmes électroniques et intégrés. Un protocole série adapté doit être sélectionné pour les applications afin d'assurer un débit adéquat lorsque deux appareils partagent le même bus.
