Brevet FR2553245A1 — publié le 19850412

I 2553245 La présente invention concerne un système de transmission de données pouvant notamment-assurer une transmission entre plusieurs terminaux ou noeuds faiblement espacés Un tel système peut se concrétiser par une installation d'ordinateurs relativement importante. Conformément à l'invention, il est prévu un système de transmission de données qui comporte plusieurs noeuds utilisateurs identiques interconnectés par un bus multiconducteur, des impédances de terminaison à chacune des deux extrémités du bus et une source d'impulsions d'horloge et de synchronisation implantée au centre du bus, les impul10 sions engendrées par la source étant propagées dans les deux directions depuis la source vers les noeuds desservis par le système, étant entendu que toute la commande du système est assurée par les noeuds utilisateur de sorte que le système ne possède pas de dispositif central de commande, que les données sont transmises par multiplexage tempo15 rel (TDM), chaque tranche de temps étant disponible lorsqu'elle est libérée à l'exploitation par l'un des noeuds, et que chacun desdits noeuds comporte des circuits sensibles aux signaux d'impulsion d'horloge et de synchronisation garantissant que les noeuds sont synchronisés entre eux. Les différents objets et caractéristiques de l'invention seront maintenant détaillés dans la description qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent: la figure 1, une représentation simplifiée de la structure du 25 système, la figure 2, un schéma fonctionnel de l'un des noeuds du système, la figure 3, le circuit de production des signaux d'horloge et de synchronisation occupant la case CSS de la figure 1, -les figures 3, 4 et 5, qui doivent être présentées ensemble en plaçant la figure 4 à la droite de la figure 3 et la figure 5 à la droite de la figure 4, un schéma des circuits d'un noeud du système, la figure 6, un diagramme des circuits du module d'horloge. Le système objet de la présente description a été mis au point pour permettre la liaison point à point de plusieurs terminaux arythmiques lents tout en assurant la souplesse des interconnexiorsentre les noeuds. Le moyen de communication entre les noeuds est constitué par un câbleruban à neuf fils correspondant aux fonctions suivantes: ( 1) courant + (P+) ( 6) sync (S-) ( 2) terre (G) ( 7) sync + (S+) ( 3) données (D+) ( 8) terre (G) ( 4) données (D-) ( 9) courant (P-) ( 5) terre (G) Les noeuds dont l'un est représenté schématiquement à la figure 2 sont tous identiques; il n'y a donc pas de dispositif central de commande Toutefois, pour établir une synchronisation entre les noeuds, il est prévu une source horloge/sync CSS, voir figure 1, qui est re10 liée au centre du bus auquel sont raccordés tous les noeuds N Les fils données et sync du bus sont munis de terminaisons résistantes T. L'utilisation d'une source horloge-sync unique permet de réduire le coût des noeuds En plaçant cette source CSS au centre du bus, il est possible de multiplier par deux le débit de données que le système 15 est capable de traiter,dans la mesure o le désalignement maximum d'horloge est limité à celui qui correspond à la moitié de la longueur du bus. Comme on le verra ultérieurement, les circuits des noeuds peuvent être conçus pour fonctionner à des débits différents en attribuant 20 des tranches de temps supplémentaires aux débits les plus élevés. Lorsqu'on veut sélectionner un canal de multiplexage temporel, le contr 8 le du bus de données visant à déterminer si un canal a été attribué à l'exploitation s'effectue en déterminant la tension différentielle sur le bus de données pendant cette tranche de temps Quand 25 un noeud est connecté au réseau, son transmetteur est mis hors circuit par un interrupteur et il n'est remis en circuit que lorsqu'il est établi que le canal de transmission souhaité est libre Cette procédure est également poursuivie pour les changements de canaux. Pour sélectionner les canaux, on choisi le canal de transmission désiré à l'aide d'un interrupteur codé en binaire L'équipement du noeud définit automatiquement le canal de réception comme étant celui qui est éloigné de 128 tranches de temps de la tranche du canal de transmission Par conséquent, si le canal n 0 est choisi comme canal de transmission, le canal n 128 sera le canal de réception et inverse35 ment Le cycle complet comporte 258 tranches de temps, numérotées de 0 à 255. Le courant nécessaire à chaque noeud est prélevé sur le bus Etant donné que la quantité de courant que le câble -ruban et ses connecteurs (habituellement du type à déplacement d'isolation (IDC)) peuvent accepter est limitée, il sera parfois nécessaire de prévoir deux alimentations ou plus réparties sur le noeud Les alimentations jouentaussi le r 8 le de limiteurs de courant et peuvent être non-régulées, chacun des noeuds possédant de petits régulateurs "de bord". Le signal horloge et sync est une onde carrée dont le rapport impulsion/intervalle est de 50 %, qui renferme une impulsion de longue durée égale à 0,75 fois la période d'horloge toutes les 256 périodes d'horloge. Le signal sync est récupéré en déclenchant un monostable sur le flanc 10 négatif du signal combiné et en faisant une intersection logique avec la sortie du signal combiné On obtient alors une impulsion de synchronisation dont le flanc de montée apparaît en même temps que celui du signal d'horloge. Les différents chapitres des spécifications livrent de courtes descriptions des diverses parties du système en référence aux figures 3 à 6. Dans le système objet de la présente description, le code utilisé est un code arythmique de 10/11 éléments dont huit sont des éléments d'acheminement des données, précédés d'un "startet suivis d'un ou deux "stop". 20 Récupération d'horloge et de sync (figures 3 et 4) Un comparateur de tension VC, fondamentalement un amplificateur opérationnel, est utilisé comme récepteur de ligne différentiel à haute impédance et est combiné avec une bascule de Schmitt pour récupérer le signal d'horloge et de sync sur le bus Ladite bascule de 25 Schmitt fait partie du bloc VC Le signal d'horloge est inversé par un inverseur d'horloge SI pour donner l'horloge de système SYSCLK et il est aussi introduit dans un monostable MI produisant des impulsions dont la largeur correspond à environ 0,4 de la période d'horloge de systèmesur les flancs de sens négatif de l'horloge de système Ce cir30 cuit comporte également un régulateur 5 volts VRB. Sélection du canal (figure 4 et 5 J Deux compteurs de quatre bits IC 4 et IC 5 sont montés en cascade pour former un compteur de division par 256 L'horloge de système est introduite sur les entrées d'horloge de IC 4 et IC 5 et le signal de sync sur les entrées de charge de IC 4 et de IC 5 Le compteur est donc préréglé sur la valeur donnée par les interrupteurs de sélection de canal BSI et B 52 qui sont associés au compteur tous les 256 cycles d'horloge. La sélection de tranche de temps est effectuée en sélectionnant l'une des sorties de bit de rangs élevés du compteur, selon le débit. Le flanc de sens positif de ce signal est utilisé pour la validation du canal de réception et le flanc de sens négatif pour la validation du canal de transmission Ces deux signaux qui sont distants de 128 canaux sont resynchronisés à l'aide de bascules de type D,DI et D 2. Seize signaux d'horloge sont nécessaire pour le circuit de transmission et, en fonction du débit en bauds, le signal correct est sélectionné à partir des sorties du compteur de division par 256 au toyen d'un interrupteur SWI, SW 2 Pour des débits supérieurs à 4 800 bauds, il est nécessaire de faire appel à plusieurs canaux de données. Cela est réalisé en utilisant la sortie de division par 64 du compteur de 8 bits pour produire les signaux de validation Tx et Rx pour 9 600 bauds et la sortie de division par 32 pour 19 200 bauds. Récepteur (Figure 4) Le récepteur de bus de données qui est relié aux broches D et D+, I et 7, est identique à celui qui sert à récupérer le signal horloge/ sync sur le bus La sortie du récepteur de données est inversée et maintenue dans une bascule type DL 1 par l'horloge de réception RXCLK décodée à partir du sélecteur de canal Plusieurs composants discrets, comprenant notamment trois transistors, sont utilisés pour convertir le signal conformément à la norme internationale R 5232 C. Il est également prévu un circuit supplémentaire IC 2 a-IC 2 b, etc. qui est utilisé pour déterminer si le canal de transmission sélectionné est occupé On y trouve deux comparateurs de tension LM 319 IC 2 a25 IC 2 b conçus pour fournir un signal lorsqu'il n'y a pas de tension différentielle sur le bus de données C'est la condition qui indique que la tranche de temps qui circule sur le bus de données est libre Ce signal est transmis par un inverseur IC 3 d à un bistable type D DL 2 o il est verrouillé par 1 ' "horloge occupée" provenant de D 2, figure 5. 30 La sortie du bistable commande une diode d'affichage donnant un signal d'occupation du canal de transmission Par conséquent, lorsqu'un canal désiré est sélectionné, une indication pourra 8 tre donnée sur l'état d'occupation du canal. Transmetteur (figure 4 et 5) Le débit des données provenant du terminal peut 8 tre légèrement différent de celui des données du système Pour pallier cette situation, lea données du terminal sont d'abord ajustées en niveau, de R 5232 C vers TT Lpar l'internediaire de diodes D 5-D 6 et des élé- 2553245 ments de circuits connexes comprenant notamment un inverseur IC 3 c, puis resynchronisées pour être synchrones avec l'horloge du réseau au moyen d'une bascule type D,DIO Ce signal resynchronisé est introduit dans le bus de données par un élément de commande de ligne différentiel pendant la période de validation du canal de transmission Cette opération s'effectue sous la commande d'une entree provenant du circuit d'horloge du noeud. Génération horloge et sync (figure 6) Un cristal de 2,4576 M Hz,l,est utilisé avec deux portes NON-ET,NI 10 et N 2,pour former un circuit oscillateur dont la sortie est divisée par deux pour donner le débit d'horloge du système de 1,2288 M Hz Deux compteurs de quatre bits CI et C 2 sont montés en cascade pour former un compteur de division par 256 dans lequel est introduit l'horloge du système La sortie de ce compteur C 1-C 2 est reliée à la sortie de l'oscillateur en GI pour'fournir une impulsion de sync L'horloge du système et l'impulsion de sync sont combinées ensemble dans l'élément de commande de ligne G 2 qui introduit le signal différentiel horloge/ sync dans le bus horloge/sync C-, C+ Il est à remarquer que les compteurs sont alimentés par un bistable type D,DI Ce circuit com20 prend également un régulateur 5 volts VRA. Conclusions Il apparaîtra que le type de réseau de distribution décrit cidessus constitue une bonne solution pour la connexion point par point de plusieurs terminaux de données sur un espace relativement réduit. Une réalisation courante du système consiste à prévoir 128 canaux de duplex intégral de 4 800 bauds sur un bus de 50 mètres Ce système peut être modifié en 64 canaux sur un bus de 100 mètres en divisant par deux la fréquaced'horloge du système, ce qui peut être plus intéressant dans certains cas Comme indiqué dans la description, la détection 30 sync fait appel à un monostable et ne fonctionnerait pas à des fréquences d'horloge différentes, mais, si nécessaire, la méthode de synchronisation peut être modifiée pour la rendre indépendante de la fréquence d'horloge. Dans le c hle-ruban à neuf fils utilisé, trois fils sont désignés 35 par "terre" Il est possible d'utiliser deux de ces fils comme bus de données supplémentaireset ainsi de doubler la capacité, Aucun circuit supplémentaire ne serait nécessaire sur les noeuds à l'exception d'un interrupteur. 6 2553245 Dans les cas o plusieurs noeuds doivent être très proches les uns des autres, par exemple dans une salle d'ordinateurs, on peut mettre au point un bottier spécial "multiplexage" dans lequel pourrait être affecté un bloc de canaux, par exemple huit ou seize, et un circuit com5 mun pourrait être utilisé pour assurer les fonctions d'interface du bus et de décodage des canaux. Dans certains cas o se posent des problèmes d'interférence, le câbleruban peut être remplacé par un câble coaxial, voire par des fibres optiques Dans ce dernier cas, il sera nécessaire de prévoir des équipements d'interface électro-optiques et opto-électriques appropriés. On notera que certains des composants montrés sur les figures 3 à 6 ne sont pas décrits en détail; pour l'homme du métier, ces composants et leurs usages sont clairs. Revendications 1 Système de transmission de données caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs noeuds utilisateurs (N)identiques interconnectés par un bus multiconducteur, des impédances de terminaison (T) à chacune des deux extrémités du bus et une source d'impulsions d'horloge et de synchro5 nisation(CSS) implantée au centre du bus, les impulsionsengendrées par la source étant propagées dans les deux directions depuis la source(CSS) vers les noeuds(N) desservis par le système, étant entendu que toute la commande du système est assurée par les noeuds utilisateurs, de sorte que le système ne possède pas de dispositif central de commande, que les 10 données sont transmises par multiplexage temporel, -chaque tranche de temps étant disponible lorsqu'elle est libérée à l'exploitation par l'un des noeuds, et que chacun desdits noeuds comporte des circuits sensibles aux signaux d'impulsion d'horloge et de synchronisation garantissant que les noeuds sont synchronisés entre eux. 2 Système conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits circuits d'un noeud donné comportent un compteur (IC 4,IC 5) capable de compteur jusqu'à N lorsque le cycle de multiplexage temporel est de N bits, étant entendu que chaque compteur est piloté par des impulsions d'horloge(SYSCLK) appliquées depuis le busà l'entrée d'orlogedudit compteur, et 20 que lesdits compteurs sont chacun remis à une position prédéterminée, telle que zéro, pour maintenir ladite synchronisation. 3 Système conforme à la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les données sont acheminées sur deux fils du bus et en ce que, lorsqu'un noeud a besoin d'une tranche de temps pour multiplexage tem25 porel, le bus est contrôlé pour détecter une tranche de temps libre en connectant aux deux fils de données les deux entrées d'un amplificateur différentiel(IC 2 a,IC 2 b), une tranche de temps étant considérée tomme libre lorsque l'amplificateur différentiel ne constate aucune différence de tension entre les deux fils.