Brevet FR2664776A1 — publié le 19920117

La présente invention concerne un modulateur-démodulateur (modem), destiné à la transmission de données par le réseau téléphonique commuté, et dont l'alimentation en énergie est assurée par la ligne téléphonique. L'alimentation en énergie des modems actuels s'effectue soit au moyen du secteur électrique, par l'intermédiaire d'un transformateur d'alimentation interne ou externe au modem, soit au moyen d'un bus fournissant les tensions nécessaires lorsque le modem se présente sous la forme d'une carte enfichée dans un microordinateur ou dans un équipement informatique, soit encore au moyen de piles ou de batteries rechargeables. Dans certains cas, et en particulier dans le cas de matériels portables, la consommation de courant du modem est un facteur critique, qui peut largement conditionner la durée d'autonomie du système. La mise hors-tension du modem lorsqu'il n'est pas utilisé ne constitue pas une solution, dans la mesure où certaines applications telles que la réponse automatique ou l'appel automatique lancé par logiciel à une heure prédéterminée, requièrent une veille permanente du modem, ou tout au moins une possibilité d'activation automatique. Pour remédier à ce problème, certains modems peuvent être activés ou désactivés sur commande de l'équipement terminal de traitement de données associé (ETID), ou encore automatiquement (activation en cas de détection de sonnerie ou de réception d'un caractère en provenance de 1'ETTD, désactivation après une certaine période dtinactivité). Cette solution présente l'inconvénient de ne pas diminuer sensiblement la consommation globale du modem dans les applications nécessitant des connexions fréquentes ou de longue durée, et donc une durée d'utilisation effective du modem importante. Une autre solution consiste à utiliser le courant fourni par la ligne téléphonique pour alimenter le modem. Cette solution n'a pas été largement utilisée jusqu'à présent, et cela pour deux raisons - les normes régissant l'accès au réseau téléphonique commuté dans la plupart des pays n'autorisent qu'une consommation de courant extrèmement faible du courant de ligne (quelques microampères) lorsque le modem n'est pas connecté à la ligne ; cette consommation est très nettement insuffisante pour alimenter le microprocesseur de contrôle-commande nécessaire à l"'intelligence" du modem, qui doit être en fonctionnement avant la connexion du modem à la ligne, de façon à pouvoir recevoir les commandes de connexion fournies par 1 'ETTD (mode local), - les mêmes normes d'accès au réseau prévoient une possibilité de consommation de courant de ligne relativement faible lorsque le modem est connecté (une vingtaine de milliampères environ dans le pire des cas), incompatible avec la plupart des composants traditionnellement utilisés dans la conception des modems. Pour ces raisons, les modems de l'art antérieur alimentés par la ligne ne comportaient pas de microprocesseur, et donc pas d' "intelli- gence" (modems manuels), et étaient limités à une utilisation en basse vitesse (en principe 300 bauds), faisant appel à un minimum de fonctions de transmission, et se contentant donc d'un minimum de courant. Le modem selon l'invention permet de s'affranchir de ces contraintes en intégrant une batterie permettant le fonctionnement du système pendant les phases durant lesquelles la connexion à la ligne n'est pas établie et rechargée par le courant de ligne pendant les phases de connexion. L'utilisation de circuits intégrés CMOS à très faible consommation pour les fonctions de contrôle-commande (microprocesseur) et de conversion des données permet d'assurer le fonctionnement du système et la recharge de la batterie simultanément, pendant la connexion, avec le courant de ligne disponible. Un dispositif de sécurité, composé d'un dispositif de contrôle de l'état de charge de la batterie et d'un dispositif de commande d'alimentation est également intégré, afin de surveiller en permanence l'état de charge de la batterie, et de se prémunir des conséquences d'une défaillance de celle-ci, causée par exemple par une utilisation du modem exclusivement en mode local, sans connexion à la ligne. En cas de charge jugée insuffisante, ce dispositif met le système automatiquement en veille, après une déconnexion éventuelle de la ligne, afin d'éviter un fonctionnement erratique du microprocesseur. En outre, le dispositif de contrôle de l'état de charge de la batterie fournit au système non seulement une information indiquant la décharge ou la défaillance de celle-ci, mais aussi une information indiquant une charge faible, juste suffisante pour le fonctionnement.Cette information annonce la décharge prochaine de la batterie et permet au microprocesseur d'envoyer à l'utilisateur un message d'alarme, par l'intermédiaire de l'interface ETTD/modem, afin qu'il connecte le modem sur la ligne téléphonique, entrainant ainsi la recharge de la batterie. Un exemple de réalisation de l'invention va maintenant être décrit en détails en relation avec les dessins annexés dans lesquels - la Fig. 1 représente un schéma synoptique général du système; - la Fig. 2 représente un diagramme des différents états que peut prendre le système; - la Fig. 3 représente le schéma électronique du dispositif de régulation du courant continu et de charge de la batterie; - la Fig. 4 représente le schéma électronique des dispositifs de contrôle de l'état de charge de la batterie et de commande d'alimentation. La figure 1 représente les différents éléments du modem (10) selon l'invention, à savoir - le dispositif (11) régulateur du courant continu fourni par la ligne téléphonique (21), remplissant deux fonctions régulation de courant (12), de façon à ce que la caractéristique courant/tension du modem (10) vue de la ligne téléphonique (21) soit conforme aux spécifications des administrations des PTT, régulation de tension (13), permettant l'obtention d'une tension continue de 5 Volts pour l'alimentation du reste du système; - la batterie (14), permettant le stockage de l'énergie disponible pendant la connexion du modem à la ligne (21), et sa restitution lorsque le modem n'est pas connecté; - le dispositif (15) de contrôle de l'état de charge de la batterie (14); ; - le dispositif (16) de commande d'alimentation, activant l'alimentation du reste du système sur détection de sonnerie ou sur réception d'un caractère en provenance de l'ETTD, et désactivant cette alimentation sur commande du microprocesseur (17); - le microprocesseur (17), assurant le contrôle et la commande de la plupart des éléments du système; - le convertisseur de données (18), remplissant les fonctions de modulation/démodulation des données proprement dites; - le détecteur de sonnerie (19); - le relais (22), permettant la connexion ou la déconnexion de la ligne; - le dispositif d'interface avec l'ETTD (20). La figure 2 représente les différents états susceptibles d'être pris par le système, et la façon dont il passe de l'un à l'autre. Ces états sont - la veille, état dans lequel le modem n'est pas connecté à la ligne téléphonique, et dans lequel le système n'est pas alimenté, à l'exception du dispositif de commande d'alimentation; - le mode commande non connecté, dans lequel le modem n'est pas connecté mais est alimenté (par la batterie); cet état permet à l'utilisateur d'envoyer des commandes au modem, sous la forme de chaînes de caractères générées par 1'EITD et interprétées par le microprocesseur du système, afin de modifier sa configuration, ou d'initier une connexion; - le mode données est l'état dans lequel le modem est connecté à la ligne, et émet et reçoit des données; - le mode commande connecté, état dans lequel le modem est connecté et en relation avec le modem distant, mais dans lequel il n'y a pas de transfert de données; seules des commandes en provenance de l'hLtz, demandant par exemple une nouvelle configuration du modem, ou encore sa déconnexion, peuvent alors être envoyées au système. Le passage de l'état de veille au mode commande non connecté, s'effectue par l'envoi d'un caractère au système depuis 1'EITD. Ce caractère est détecté par le dispositif de commande d'alimentation, seul dispositif à rester alimenté pendant la veille, qui active l'alimentation du reste du système, et en particulier, démarre le travail du microprocesseur. Le modem est alors prêt à recevoir des commandes en provenance de l'ETrD. En mode veille, la détection d'une sonnerie sur la ligne téléphonique est également transmise au dispositif de commande d'alimentation, et provoque les mêmes effets qu'une réception de caractère. Dans ce cas, et si le modem est configuré en réponse automatique, le microprocesseur connecte le modem à la ligne et initie une liaison de données. Une commande de numérotation, ou une commande de connexion immédiate, permettent également de passer du mode commande non connecté au mode données, et donc de passer de l'alimentation par batterie à l'alimentation par la ligne téléphonique. Dans le cas où le système est laissé en mode commande non connecté pendant un certain temps, sans qu'aucune commande ne lui soit envoyée par l'ETTD, le microprocesseur demande au dispositif de commande d'alimentation le retour à la veille, afin d'économiser l'énergie de la batterie. Une commande particulière permet également de passer du mode commande non connecté à l'état de veille. Lorsque le système se trouve en mode données, la perte de la porteuse du modem distant ou, lorsque le modem est configuré pour cela, la transition de la ligne 108 (CCITT V24) de la jonction avec 1'ETTD de ltétat Vrai à l'état Faux, provoquent la déconnexion du modem de la ligne, et le retour au mode commande non connecté. De plus, lorsque le modem se trouve en mode données, il est possible de passer en mode commande connecté, c'est-à-dire de revenir à une phase de commande du système sans procéder à sa déconnexion de la ligne. Cela s'effectue en envoyant au modem une certaine chaine de caractères, appelée code d'échappement, précédée et suivie d'un certain délai pendant lequel aucune donnée n'est envoyée au modem, afin d'éviter que la présence fortuite du code d'échappement parmi des données à transmettre effectivement ne provoque inopinément le passage du sytème en mode commande connecté. Dans ce mode, il est possible de modifier la configuration de certains paramètres du modem, de repasser en mode commande non connecté en envoyant la commande de déconnexion, ou encore de revenir en mode données, au moyen de la commande appropriée. Le dispositif de contrôle de l'état de la charge de la batterie est opérationnel dans tous les modes de fonctionnement du système, sauf en veille. Lorsque le dispositif de commande d'alimentation est activé par la réception d'un caractère ou la détection de sonnerie, il alimente le dispositif de contrôle de la batterie en premier. Si ce dernier mesure une charge insuffisante, le système revient en état de veille, de façon à éviter un démarrage puis un fonctionnement erratiques du microprocesseur, dûs à une tension d'alimentation trop basse. Dans le cas contraire, l'activation de l'alimentation du reste du système s'effectue normalement. Dans tous les modes de fonctionnement, sauf en veille, le dispositif de contrôle de la batterie teste en permanence la charge de celle-ci. Si, à un moment donné, cette charge devient insuffisante, le microprocesseur en est aussitôt alerté et commande le passage en veille, après avoir déconnecté éventuellement le modem de la ligne. Cette procédure permet d'assurer la déconnexion du modem en cas de défaillance de la batterie, en garantissant que cette déconnexion s'effectue avant que la tension d'alimentation du système ne devienne trop basse pour assurer un fonctionnement correct du microprocesseur. En pratique, ce cas ne peut se produire qu'en cas de défaillance soudaine de la batterie, puisque celle-ci voit sa charge augmenter avec le temps lorsque le modem est connecté. La figure 3 représente le dispositif de régulation de courant et de charge de la batterie. Les fils issus de la ligne téléphonique (70) - (71) sont reliés à un pont redresseur (24). La sortie 122 de ce pont est reliée à une résistance (36) et un élément CTP (60). - Lorsque la tension de ligne est faible, le transistor (62) conduit et commande la fermeture du relais (61). Les éléments (36) et (60) sont alors court-circuités. Ce dispositif permet de disposer de toute la tension disponible sur la ligne. - Lorsque la tension de ligne, dépasse un seuil déterminé par la diode zener (63) (16 V dans l'exemple de réalisation décrit), le transistor (64) conduit. Le transistor (62) se bloque, et le relais (61) s'ouvre. Ce dispositif constitue une sécurité dans le cas où la tension de ligne est élevée. Le potentiel au point (190) est limité par - la mise en série des éléments (36) et (60), - la dérivation de courant dans la résistance (65) au travers du transistor (64). Les éléments (25), (26) et (27) permettent d'adapter la faible impédance de l'élément régulateur intégré (28) (National LP 2951 dans l'exemple de réalisation décrit) à l'impédance de la ligne. Le régulateur intégré (28) élabore à partir de la tension ligne au point (280) une tension fixe régulée. La batterie (34), d'une tension nominale de 4V8 dans ltexem- ple de réalisation décrit, se recharge à partir de cette tension au travers d'une diode (31) et d'une résistance de limitation (33). En présence de tension régulée au point (281), le potentiel au point (300) entre les résistances (29) et (30) est tel que le transistor (35) est bloqué. Le courant sur la ligne (360) sera fourni par le régulateur au travers de la diode (32). En absence de tension régulée au point (281) (cas des modes non connectés), le transistor (35) est saturé. Le courant sur la ligne (360) est alors fourni par la batterie au travers du transistor (35). Les diodes (31), (32) et (39) évitent l'alimentation par la batterie de la sortie (281) du régulateur (28). La figure 4 représente les dispositifs de contrôle de l'état de charge de la batterie et de commande de l'alimentation. - A l'état de veille les quatre entrées (411), (412), (413) et (414) de la porte (41) sont au niveau haut. La sortie (415) est à l'état 1, le transistor (40) est bloqué. - A l'apparition d'un caractère venant de 1'ETTD ou d'une sonnerie, une des lignes (411) ou (412), suivant le cas, passe à l'état . La sortie (415) passe alors à l'état , le transistor (40) est saturé. La tension de veille présente en (360) (moins le différentiel du transistor (40)) se retrouve au point (401). Le circuit de surveillance (44) (Intersil ICL 7665 dans l'exemple de réalisation décrit), compare la tension issue du pont diviseur (42) - (43) à une référence interne. . Si la tension au point (401) est suffisante pour assurer un bon fonctionnement du modem la ligne (441) passe à l'état 1. La sortie (414) de la porte (48) passe alors à l'état Q1 et fixe ainsi un état 3 au point (415) assurant la conduction du transistor (40). Après un délai déterminé par le réseau (49) - (50) (100 microsecondes dans l'exemple de réalisation décrit) la sortie de l'inverseur (51) passe à l'état . La sortie (521) de la porte (52) passe aussi au niveau bas et autorise la conduction du transistor (57). La ligne (571) alimente alors le modem. Le microprocesseur retourne, dès son initialisation, un niveau haut en entrée (551) de l'inverseur (55). . Si la tension au point (401) n'est pas suffisante pour assurer un bon fonctionnement, la ligne (441) reste au niveau bas. Le transistor (57) n'est pas commandé, et l'alimentation du modem n'est pas effectuée. - Pendant le fonctionnement, le circuit (44) compare la tension du pont (45) - (46) avec une référence interne. Ceci fournit au microprocesseur une indication complémentaire sur l'état de la tension de batterie - Si la charge est correcte, la ligne (471) est au niveau haut, - Si la batterie a besoin d'être rechargée, la ligne (471) est au niveau bas. - Pour revenir en mode veille, le microprocesseur fait passer la ligne (551) à l'état ; le transistor (40) n'est plus commandé, et l'alimentation, en ligne (401), se coupe. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit, mais s'étend au contraire à toute variante incluse dans le cadre des revendications ci-après. REVENDICATIONS 1) Modulateur-démodulateur destiné à la transmission de données par le réseau téléphonique commuté et intégrant un microprocesseur, caractérisé en ce qu' il comprend - un dispositif régulateur de courant et de tension permettant son alimentation en énergie par la ligne téléphonique lorsqu'il est connecté à celle-ci, - une batterie permettant son alimentation en énergie lorsqu'il n'est pas connecté à la ligne téléphonique, et rechargée par le dispositif précédent dans le cas contraire, - un dispositif de contrôle de cette batterie, fournissant des informations sur 1 1état de sa charge, - un dispositif de commande d'alimentation, autorisant ou non l'alimentation en énergie du reste du système. 2) Modem conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de contrôle de la batterie fournit au microprocesseur une information à 3 états (charge correcte, charge juste suffisante, charge insuffisante). 3) Modem conforme aux revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif de contrôle de la batterie et le dispositif de commande d'alimentation fournissent au système une sécurité à deux niveaux visà-vis de la charge de la batterie : mise en garde de l'utilisateur par envoi d'une indication vers 1'EITD en cas de charge juste suffisante et arrêt de l'alimentation du reste du système, après déconnexion éventuelle de la ligne, en cas de charge insuffisante, ces fonctions étant assurées au moyen du microprocesseur.