Brevet FR2523744A1 — publié le 19830923

La présente invention se rapporte au domaine des interfaces de communication de donnée. Les dispositifs de donnée dans un système typique de traitement de donnée communiquent généralement avec d'autres dispositifs dans la système en utilisant un ou pluiseurs schémas ou protocoles standards d'interconnexion des dispositifs A titre d'exemple spécifique, de nombreux dispositifs dans des systèmes typiques de minicalculateur et microcalculateur, comme les terminaux, les imprimantes et analogues, sont interconnectés et/ou connectés à l'unité centrale de traitement en utilisant une ligne standard FR-232 Un point d'accès RS-232 est un point d'accès de donnée en série standard de EIA (Association des Industries Electroniques), avec une ligne de donnée en série plus des lignes supplémentaires de commande et/ou d'état. En plus des lignes RS-232, d'autres types de lignes de communication sont également fréquemment utilisés, comprenant des lignes en parallèle et des lignes à câble coaxial (coax), ces dernières étant particulièrement intéressantes dans le cas de la présente invention Comme l'implique le nom, une ligne coaxiale est réellement une seule ligne de donnée (avec retour) sans prévoir aucune ligne supplémentaire d'état ou de commande De telles lignes présentent certains avantages parce qu'elles sont d'un prix relativement faible et faciles à installer. Cependant, leur usage est limité aux situations o le protocole de communicationspermet ou est compatible avec la nature d'une seule ligne du câble coaxial De telles lignes sont fréquemment trouvées dans des installations ayant un certain nombre de terminaux à distance qui sont connectés à un calculateur central principal comme un calculateur IBM Cependant, dans certaines situations, il serait souhaitable de pouvoir prévoir une fiche RS-232 standard et une interface à chaque extrémité d'une ligne, mais utiliser un câble coaxial plutôt que le câble multiligne du standard RS-232 afin que le coax dans des installations existantes puisse être utilisé pour une communication de RS-232 et/ou le câble coaxial pourrait être utilisé dans de nouvelles installations si on le souhaite, pour réduire le prix de l'installation des câbles. Une interface de lignes de donnée pour coupler une ligne RS-232 à une ligne à câble coaxial et pour coupler une ligne à câble coaxial à une ligne RS- 232 est révélée L'interface répond du côté RS-232 à un signal demande d'envoyer(RTS)et un signal de donnée (TXD) pour coupler le signal de donnée à la ligne coaxiale. Les signaux de donnée reçus sur la ligne coaxiale produi- sent des sorties de signal de donnée (RCD) et de détection de porteuse du côté RS-232 de l'interface L'interface est capable d'une communication asynchrone en duplex complet à 9600 baudsou plus, et peut efficacement coupler deux dispositifs RS-232 compatibles ensemble d'une façon qui est transparente aux dispositifs. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparattront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: la figure 1 est une vue d'une interface complète selon la présente invention; la figure 2 donne un schéma-bloc illustrant l'utilisation de la présente invention pour la connexion de deux dispositifs de données RS-232 compatibles par une ligne coaxiale; et la figure 3 montre un schéma détaillé de circuit du mode de réalisation préféré de la présente invention. En se référant d'abord à la figure 1, on peut y voir un mode de réalisation typique de la présente invention. Le mode de réalisation est caractérisé par une enceinte 20 ayant un connecteur standard 22 RS-232 sur un câble relativement court 32 et un connecteur coaxial 24 Le circuit dans l'enceinte 20 est alimenté en courant par la ligne 26, de préférence au moyen d'une alimentation en courant 28 à transformateur dévolteur, pouvant être branchée dans des sorties standards de courant alternatif (comme 110 volts ou 220 volts de sortie) Dans le mode de réalisation préféré, l'alimentation en courant 28 est une source d'alimentation en courant continu à 24 volts pour appliquer du courant au circuit dans l'enceinte. L'interface de la figure 1 est une interface bilatérale et on peut l'utiliser à chaque extrémité d'une ligne coaxiale, et typiquement aux deux extrémités pour efficacement coupler deux dispositifs RS-232 Cela est illustré sur la figure 2 qui est un exemple d'une connexion typique en utilisant la présente invention Dans ce cas, un terminal de calculateur 30 ayant un point d'accès conventionnel RS-232 est couplé par le câble court 32 à l'une des interfaces de la présente invention, généralement indiquée par le chiffre de référence 34, qui à son tour est connectée à une ligne coaxiale 36 typiquement d'une certaine longueur sensible, selon la distance entre les dispositifs dans l'installation A l'autre extrémité de la.ligne serait une autre interface 34 de nouveau couplée par une ligne RS-232 à un calculateur éloigné ou autre dispositif 40 Les interfaces 34 de la présente invention, comme on le verra subséquemment par la description détaillée de leur circuit, sont capables d'un fonctionne- ment en duplex complet, typiquement à des vitesses jusqu'à 9600 bauds ou plus et d'une façon asynchrone à des taux de donnée déterminés par les dispositifs numériques sur la ligne et non pas par les interfaces elles-mêmes. Ainsi, la présence desdeux interfaces 34 et du câble coaxial 36 est totalement transparente aux deux dispositifs RS-232 compatibles, les dispositifs fonctionnant comme s'ils étaient directement connectés l'un à l'autre par une ligne RS-232. En se référant maintenant à la figure 3, on peut y voir un schéma de circuit détaillé de l'interface des figures 1 et 2 Du côté RS-232 du circuit, quatre connexions sont prévues, plus particulièrement un signal demande d'envoyer (RTS) à la broche 42, un signal transmission donnée (TXD) à la broche 44, un signal réception donnée (RCD) à la broche 46 et un signal détection porteuse (DCD)à la broche 48 Du côté câble coaxial du circuit bien entendu, seule une connexion de signaux 50 (et retour par la gaine du câble coaxial) est prévue. Pour la transmission d'un signal de donnée, un signal RTS est produit à la broche 42 qui, par tampon- nage dans les amplificateurs 52 et 54, est appliqué à la porte d'un dispositif à effet de champ 56, mettant ce dispositif en circuit En même temps, une donnée numérique sur bande de base TXD est produite à la broche 44 qui, par tamponnage (et inversion) par les amplificateurs 58 et 60, est couplée par le dispositif à effet de champ 56, à l'amplificateur 62, réinversant le signal et attaquant la ligne coaxiale par la résistance 64 et le broche 50 d'un connecteur de ligne coaxiale Les condensateurs 66 et 67 ne produisent qu'une légère quantité de filtrage, plus particulièrement pour retirer les composantes aux fréquences supérieures du signal de donnée sur bande de base qui est transmis afin de réduire le bruit dans le signal sans affecter de façon importante la forme du signal de donnée sur bande de base. Pour la réception, en négligeant pour le moment l'effet d'une transmission simultanée, c'est-à-dire d'un fonctionnement en duplex complet, le signal sur la ligne coaxiale est reçu par la broche 50 et est tamponné à travers l'amplificateur 68 La sortie de l'amplificateur 68 est couplée par l'amplificateur 70 et l'amplificateur 72 de sortie de détection de porteuse pour produire un signal de détection de porteuse à la broche 48 Le signal de détection de porteuse est à l'état haut à chaque fois qu'un signal à l'état haut est reçu de la ligne coaxiale ou bien qu'un courant de données est reçu qui contient plus qu'un nombre minime d'états hauts De ce point de vue, le condensateur 74, en combinaison avec les résis- tances 76 et 78, produit un filtrage du signal reçu donc le signal de détection de porteuse à la sortie de la broche 48 reste à l'état haut non seulement lorsqu'un signal à l'état haut est reçu mais également lorsqu'un courant de données est reçu, plutôt que d'être mis en circuit et hors circuit par le courant de données à l'allure des données. La sortie de l'amplificateur 68 est également couplée par la résistance 80, le condensateur 82 et la résistance 84 d'abord à l'amplificateur 86 puis à l'amplificateur 88 et enfin à l'amplificateur 89 pour produire le signal de sortie RCD Les deux amplificateurs 86 et 88 sont connectés avecune contre-réaction négative à la façon normale, la combinaison des amplificateurs 86 et 88 ayant une certaine contre-réaction supplémentaire autour des deux amplificateurs par les résistances 90 et 92, supprimée à l'extrémité des hautes fréquences par le condensateur 94 La contre-réaction à travers les résis- tances 90 et 92 sert de légère contre-réaction positive dans des buts de mise en forme d'onde. L'analyse qui précède du circuit de la figure 3 a négligé le couplage entre le circuit de transmission de donnée (TXD) et le circuit de réception de donnée (RCD), et en particulier le couplage entre ces deux circuits lors d'un fonctionnement en mode duplex complet Quand le circuit est seulement récepteur, c'est-à-dire qu'il reçoit un signal de la ligne coaxiale par la broche 50, le dispositif à effet de champ 56 est hors circuit Par suite, la seule attaque pour la ligne 96 est la résistance en contre-réaction pour l'amplificateur 62 qui réapplique un signal pour attaquer l'entrée différentielle de cet amplificateur à zéro Comme l'entrée directe de l'amplifi- cateur est efficacement couplée à la masse, la ligne 96, ainsi que l'amplificateur 62 sont tous deux efficacement à la masse De même, les sorties des amplificateurs 98 et sont également efficacement à la masse En conséquence, le seul signal dans l'amplificateur 86 dans le circuit de données reçues (RCD) est le signal reçu par la broche et l'amplificateur 68 (divisé par la résistance 80 et la résistance 102). Si par ailleurs, on fonctionne dans l'autre mode demi- duplex, c'est-à-dire seulement transmission et non pas réception, le signal RTS est à l'état haut, mettant en circuit le dispositif à effet de champ 56, avec le courant de données qui est couplé à travers lui par suite de la donnée qui est appliquée à la broche 44 de la fiche RS-232. Evidemment, dans ce cas, le courant de données est couplé à la ligne coaxiale 50 comme on l'a décrit précédemment. En même temps cependant le courant de données inversé apparaît également aux lignes 96, 104 et 106 En conséquence, les résistances d'addition 80 et 102 forment une jonction d'addition pour additionner un signal proportionnel à TXD à la ligne 108 et un signal proportionnel à l'inverse de TXD à la ligne 106. Par un choix approprié de l'échelle, le composant du signal TXD sur la ligne 108 et de son inverse sur la ligne 106 peuvent être annulés à la jonction d'addition, donc la transmission d'un signal TXD par le circuit de la figure 3 ne produit pas son propre miroir comme un signal de donnée de réception apparent (RCD) De ce point de vue, le signal de donnée transmise TXD à la broche 50 est égal à la sortie de l'amplificateur 62 divisée par la combinaison des résistances 64 et 110, de plus chargée par (i) des résistances équivalentes aux résistances 64 3 et 110 à l'interface à l'autre extrémité de la ligne coaxiale et (ii) l'impédance de la ligne coaxiale En général, on peut s'attendre à ce que la ligne coaxiale ait une composante capacitive en opposition à une composante inductive, bien que dans chaque cas il y ait un certain déphasage entre le signal inversé TXD à la ligne 96 et le signal TXD à la broche 50 Cependant, un déphasage correspondant peut être introduit par charge capacitive, comme une charge capacitive de la ligne 104 si le coax a la composante capacitive attendue En conséquence, pour tout câble coaxial donné, le signal de donnée trans- mise (TXD) peut être sensiblement éliminé du signal de donnée reçue apparent (RCD) dans le circuit de la figure 3. Le signal TXD, tel que transmis au câble coaxial par la broche 50, n'est cependant pas éliminé du signal de détection de porteuse (DCD) à la broche 48 et en conséquence le signal de détection de porteuse donne une indication de donnée qui est reçue ou transmise. On a montré que, en mode demi-duplex de réception de donnée de la ligne coaxiale, la donnée reçue appara t comme le signal RCD à la sortie du connecteur RS-232. On a également montré qu'en mode demi-duplex de trans- mission, le signal de donnée transmis TXD appliqué au connecteur RS-232 est couplé à la ligne coaxiale par la broche 50 sans être simultanément couplé à la ligne de donnée reçue RCD du connecteur RS-232 Ainsi, comme le signal de donnée reçue RCD (i) répond au signal reçu de la ligne coaxiale par la broche 50 et (ii) n'est pas sensible au signal de donnée de transmission TXD couplé à la ligne coaxiale, le circuit de la figure 3 peut facilement fonctionner en mode duplex complet, c'est-à- dire transmettant et recevant simultanément les données de la ligne coaxiale Par ailleurs, il est facilement apparent du circuit de la figure 3 qu'il n'y a rien d'inhérent dans le circuit qui établit les allures de données, mais au contraire l'allure des données pour le signal transmis est déterminée par l'équipement de donnée qui peut être connecté au collecteur RS-232 de l'interface de la figure 3, et l'allure des données reçues sera établie par le dispositif numérique couplé à l'autre extrémité de la ligne coaxiale par une interface corres- pondante. On a décrit une nouvelle interface unique permettant le couplage d'un équipement RS-232 compatible dans un système de donnée par un câble coaxial d'une façon rendant la présence du câble coaxial sensiblement transparente à l'équipement de donnée Un tel couplage présente un certain nombre d'avantages par le fait qu'il permet l'utilisation d'un coax dans des tronçons relativement longs de câble, plutôt qu'un câble RS-232 compatible plus coûteux, et bien entendu, il évite le prix du remplacement total du câble lorsque l'on souhaite utiliser un équipement RS-232 compatible dans des installations câblées au préalable avec un coax Evidemment, tandis que la présente invention a été décrite par rapport à la connexion d'un équipement RS-232 compatible par un câble coaxial, la présente invention peut également être utilisée avec un équipement de donnée ayant d'autres protocoles si un tel équipement est couplé à une extrémité de la ligne coaxiale ' par une interface différente convertissant cet autre protocole en signaux coaxiaux compatibles avec la présente invention ou, ce qui est plus probable, en couplant une interface supplémentaire à l'équipement d'un autre protocole pour convertir ce protocole en RS-232 afin que la présente invention puisse être utilisée aux deux extrémités du coax R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Interface RS-232 à câble coaxial, caractérisée en ce qu'elle comprend un premier moyen ayant des bornes demande d'envoyer ( 42), transmettre donnée ( 44) et recevoir donnée ( 46) pour coupler respectivement les lignes de RS-232 demande d'envoyer, transmettre donnée et recevoir donnée, un second moyen ( 50) pour coupler les signaux par rapport au câble coaxial, ledit premier moyen ayant un moyen répondant à un signal à ladite borne demande d'envoyer pour coupler ladite borne transmettre donnée audit second moyen, ledit premier moyen ayant de plus un moyen couplant ledit second'moyen à ladite borne réception donnée pour présenter la donnée reçue du câble coaxial audit second moyen, ladite interface comprenant de plus un moyen d'annulation de signaux ( 80,102) répondant à un signal à ladite borne transmettre donnée tel que couplé audit second moyen par un signal à ladite borne demande d'envoyer pour annuler des composants du signal sur la borne transmettre donnée du signal sur la borne réception donnée. 2 Interface selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend de plus un moyen de détection de porteuse ( 48) pour produire un signal de détection de porteuse RS-232 répondant à la présence de signaux de donnée sur le second moyen. 3 Interface selon la revendication 1, caractérisée en ce que le second moyen précité couple les signaux vers et au loin du câble coaxial par une impédance et en ce que le moyen d'annulation de signaux répond à un signal à ladite borne de transmission de donnée couplée à ladite impédance dudit second moyen. 4. Interface selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'impédance précitée est sensible- ment résistive. 5. Interface selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comprend de plus un moyen de déphasage ( 104) pour compenser des déphasages entre la tension dans ladite impédance et le signal couplé au c Able coaxial.