Brevet FR2731532A1 — publié le 19960913

DISPOSITIF DE LIAISON PAR CABLE POUR LA TRANSMISSION DE SIGNAUX DESCRIPTION Domaine technique La présente invention concerne un dispositif de liaison par câble pour la transmission de signaux entre une unité informatique centrale, de traitement de données, dite unité "maître", et une ou plusieurs unités informatiques périphériques dites "esclave". L'invention d'applique de façon générale dans tous les domaines où les unités maître et esclave doivent être installées à distance les unes des autres et en particulier dans le domaine de l'informatique appliquée à la musique ou à la médecine. Etat de la technique antérieure L'utilisation de matériel informatique dans des applications exigeant un environnement silencieux pose le problème de l'éloignement de tous les éléments susceptibles de créer une nuisance sonore pour l'utilisateur. Une bonne illustration de ce problème se trouve dans le domaine de l'informatique musicale, où, que ce soit dans un cadre de studio d'enregistrement, ou en situation de concert, les bruits provoqués par des dispositifs tels que le disque dur ou le ventilateur de refroidissement d'un ordinateur, apparaissent comme intolérables. Le niveau sonore de ces dispositifs rend en effet quasi-impossible une écoute dans de bonnes conditions. La nécessité de contrôler l'équipement informatique depuis l'endroit où se trouve l'utilisateur et, en ltoccurrence, l'endroit où se pratique l'audition, conduit, de façon générale à éloigner les éléments perturbateurs. Ceci revient en pratique à éloigner l'unité centrale de traitement équipée de ventilateurs, disques durs, lecteurs divers bruyants, des éléments de contrôle tels que le clavier, la souris, l'écran et autres périphériques qui ne sont pas générateurs de nuisances sonores et qui doivent rester à la portée de l'utilisateur. L'éloignement des équipements ne pose pas de problème particulier en ce qui concerne la transmission par câble de signaux de type vidéo entre l'unité centrale de traitement et l'écran de contrôle. Par contre, la transmission par câble de signaux entre l'unité centrale de traitement, dite unité "maître" et les équipements tels que le clavier de commande ou la souris, par exemple, désignés dans la suite du texte par unités périphériques ou "esclaves", est quasiment impossible lorsque l'éloignement excède typiquement 5 mètres. Les signaux généralement bidirectionnels transmis entre les unités maître et esclave subissent, au-delà de cette distance, des altérations et une détérioration par des parasites qui compromettent la transmission d'informations. Un but de la présente invention est de proposer un dispositif de transmission de signal par câble qui soit adapté pour des distances dépassant plusieurs mètres et qui puissent atteindre plus de 100 mètres. Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif de transmission peu sensible aux parasites. Un autre but encore est de proposer un dispositif peu coûteux qui puisse être facilement adapté aux équipements informatiques déjà existants. Exposé de l'invention Pour atteindre ces buts, l'invention concerne plus précisément un dispositif de liaison pour la transmission de signaux entre une unité informatique centrale, dite unité maître, et au moins uné unité informatique périphérique, dite esclave, les unités maître et esclave étant respectivement connectées à des interfaces du dispositif de liaison, et les interfaces étant reliées entre elles par câble, caractérisé en ce que chaque interface comporte un circuit de transformation de signaux bidirectionnels provenant respectivement des unités maître et esclave, en des signaux unidirectionnels pour leur transmission par câble entre les interfaces. On entend par transmission de signaux entre l'unité maître et l'unité esclave, aussi bien une transmission de signaux de l'unité maître vers la ou les unité(s) esclave(s) que de la ou des unité(s) esclave(s) vers l'unité maître. A titre d'exemple, l'unité maître peut envoyer des signaux d'interrogation vers une unité esclave selon un protocole particulier, par exemple le protocole décrit plus loin, et l'unité esclave peut répondre avec des signaux correspondant par exemple à des commandes de l'utilisateur. Grâce à l'invention, et en particulier à la transformation des signaux bidirectionnels en signaux unidirectionnels il est possible de transmettre de l'information sur des distances excédant largement la dizaine de mètres. On entend par signal bidirectionnel" un signal porté par une liaison électrique entre une unité maître et une unité esclave et susceptible de circuler tantôt dans le sens de l'unité maître vers l'unité esclave, tantôt dans le sens contraire. On entend par ailleurs par "signal unidirectionnel" un signal susceptible de se propager exclusivement, dans un seul sens, par exemple de l'unité maître vers l'unité esclave. Selon un aspect particulier de l'invention, chaque circuit peut comporter en outre des moyens de transformation des signaux unidirectionnels en signaux unidirectionnels symétriques pour leur transmission par câble entre les interfaces. On entend par signal symétrique un signal transmis au moyen d'une paire de fils véhiculant des signaux opposés en phase, un signal asymétrique étant véhiculé par un fil unique et étant défini par rapport à un potentiel de référence. Les signaux symétriques, encore moins sensibles aux sources de parasites environnant la ligne de transmission autorisent une transmission sur des distances excédant la centaine de mètres. Les moyens de transformation comportent, par exemple, à cet effet un émetteur de ligne branché en amont de paires de câbles de transmission pour transformer les signaux unidirectionnels en signaux unidirectionnels symétriques et un récepteur de ligne branché en aval d'une paire de câbles de transmission pour transformer des signaux unidirectionnels symétriques en signaux unidirectionnels asymétriques. Selon un autre aspect de l'invention, chaque circuit peut comporter une branche d réception de signal et une branche d'émission de signal, et des moyens d'inhibition de la branche d'émission lorsqu'un signal est reçu dans la branche de réception. Les moyens d'inhibition comportent, par exemple, un circuit logique respectivement relié à la branche de réception et à une porte logique de la branche d'émission pour maintenir une entrée de ladite porte logique à un état logique interdisant la transmission d'un signal d'émission de la branche d'émission via la porte logique, lorsqu'un signal traverse la branche de réception. Grâce aux moyens d'inhibition, il est possible en particulier d'exclure tout renvoi par la branche d'émission d'un signal reçu sur la branche de réception et ainsi éviter tout risque de bouclage des signaux transmis. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée à titre purement illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés. Brève description des figures - la figure 1 est une vue d'ensemble schématique montrant les liaisons entre le dispositif selon l'invention et un équipement informatique, - la figure 2 est un schéma électronique fonctionnel d'interfaces du dispositif de l'invention, - la figure 3 est un chronogramme montrant le fonctionnement des interfaces lors d'une transmission de signal d'une unité maître vers une unité esclave, reliées par le dispositif de l'invention, - la figure 4 est un chronogramme montrant le fonctionnement des interfaces lors d'une transmission de signal d'une unité esclave vers une unité maître, reliées par le dispositif de l'invention. Description détaillée de modes de mise en oeuvre de 1' invention La figure 1 illustre un exemple de mise en oeuvre où une unité centrale de traitement 10, ou CPU, équipée d'accessoires bruyants, est reliée à un clavier 42 et à une souris de commande 14 au moyen d'un dispositif conforme à l'invention. Celui-ci comporte une première interface 16 reliée à l'unité de traitement 10 au moyen d'une liaison 18 et une deuxième interface 20 reliée au clavier et à la souris par des liaisons 22, 24. Les interfaces 16 et 20 sont reliées entre elles par une liaison électrique 26 qui comporte deux paires de fils torsadés pour véhiculer des signaux unidirectionnels symétriques comme cela apparaîtra plus loin dans la description.L'équipement informatique représenté comporte également un écran 28 relié directement à l'unité 10 par une liaison vidéo classique 30, c'est-à-dire un câble coaxial. Comme évoqué ci-dessus, le signal vidéo est de nature à pouvoir être transmis sur de longues distances sans nécessiter de traitement dans un dispositif conforme à 1' invention. Le fonctionnement électrique des interfaces apparaît plus clairement à la figure 2 qui correspond au schéma électronique simplifié des interfaces 16 et 20. Chacune des interfaces comporte une branche d'émission 32, 32', une branche de réception 34, 34', ainsi que des moyens 36, 36' d'inhibition de la branche d'émission 32, 32' lorsqu'un signal est reçu dans la branche de réception 34, 34'. Les moyens d'inhibition 36, 36' sont détaillés plus loin dans la description. Chaque branche 32, 32', 34, 34' de chaque interface est respectivement équipée d'un émetteur de ligne 38, 38' ou d'un récepteur de ligne 40, 40' encore désignés par "drivers". Les "drivers" 38, 38', 40, 40' permettent respectivement de transformer un signal asymétrique de l'interface en un signal symétrique envoyé dans le câble de liaison 26 et équipé à cet effet de deux paires 42, 42' de fils torsadés, et de transformer un signal de réception symétrique en un signal asymétrique. Dans un mode simplifié de mise en oeuvre de l'invention, le câble de liaison 26, 26' peut être simplement bifilaire et transporter un signal asymétrique. Il est possible ainsi de faire l'économie des "drivers" 38, 38', 40, 40'. Les points C, C' et H, H' respectivement des interfaces 16 et 20 sont alors directement reliés. Une réalisation préférée comporte cependant une liaison symétrique telle que décrite qui confère au dispositif une meilleure immunité face aux parasites. Dans chaque interface, avant d'être appliqué au "driver" 38, 38', le signal d'émission passe par une porte NAND (NON-ET) 44, 44'. L'une des entrées de la porte 44, 44' est reliée respectivement à une unité informatique maître 10 en une borne A, ou à une unité informatique esclave 12 en une borne F, via une porte inverseuse respectivement 45, 45', tandis que la seconde entrée est reliée aux moyens d'inhibition 36, 36'. Les moyens d'inhibition 36, 36' de chaque interface comportent une porte NAND 46, 46' dont l'une des entrées est directement reliée à la sortie du récepteur de ligne 40, 40', et dont la seconde entrée est reliée à la sortie du récepteur de ligne via une ligne de retard 48, 48'. La ligne de retard 48, 48' peut être comprise comme quatre portes, mises en chaîne afin d'introduire un retard équivalent à celui de quatre portes logiques. La sortie de la porte NAND 46, 46' est reliée à la porte NAND 44, 44' via une porte inverseuse 50, 50'. La sortie de la porte inverseuse 50, 50' permet, comme le montrent les chronogrammes détaillés plus loin, de maintenir l'une des entrées de la porte NAND 44, 44' à l'état logique 0 tant qu'un signal de réception est susceptible d'être présent respectivement sur la borne B, respectivement G, c'est-à-dire sur la deuxième entrée de la porte 44, 44'. Ainsi, la sortie de la porte NAND 44, 44' reste à l'état logique 1 pendant toute la durée de la réception, et ce quel que soit le signal présent à la borne B ou G respectivement. Comme le montre la figure 2, la branche de réception comporte également une paire d'inverseurs 51, 51' et 52, 52' par l'intermédiaire desquels le signal de réception à la sortie du récepteur de ligne 40, 40' est transmis respectivement aux bornes A ou F, c'est-àdire à l'unité maître ou à la (ou les) unité(s) esclave(s). Dans l'application particulière décrite, l'inverseur 52, 52' est une porte avec une sortie de type collecteur ouvert. En raison de la nature des signaux, c'est-àdire des signaux de type transmission maître/esclave, il ne peut y avoir de conflit entre un signal provenant du maître et un signal provenant de l'esclave. Il est par conséquent possible de transmettre un signal par l'une des ligne symétriques, par exemple C-C', pendant que l'autre ligne H-H' est bloquée (et vice versa). La lecture des chronogrammes des figures 3 et 4 permet de mieux comprendre le fonctionnement du dispositif lors d'une transaction entre l'unité maître et l'unité esclave. Le fonctionnement est expliqué en se référant à un protocole de dialogue particulier entre l'unité maître et la ou les unité(s) esclaves On considère que l'unité maître 10 est reliée à la borne A de l'interface 16 et que la ou les unité(s) esclave(s) 14, 42 est (sont) reliée(s) à la borne F de l'interface 20. Lorsque la ou les unité(s) esclave(s) n' a(ont) pas d'information à transmettre, sa (leurs) sortie(s) (borne F) est (sont) à l'état haut, c'est-àdire l'état logique 1. L'unité maître émet un signal d'interrogation, comportant, entre autres, l'adresse d'une unité esclave.Ce signal appliqué en A parvient à F via les composants 45, 44, 38, 40', 51' et 52'. Si l'unité esclave concernée n'a pas d'information à transmettre sa sortie (F) reste à l'état logique 1 pendant le temps nécessaire à une éventuelle réponse. Après ce temps, l'unité maître interroge l'unité esclave suivante et ainsi de suite. L'unité maître peut par exemple interroger ainsi seize unités esclaves potentielles puis recommencer cette séquence. Toutefois, la présence de signaux d'interrogation, reçus par l'interface 20, interdit grâce aux moyens d'inhibition 36' le passage en H, c'est-à-dire la sortie de la porte 44', du signal provenant de la (ou des) unité(s) esclave(s) présent en F et G. Lorsque l'une des unités esclaves a à transmettre des informations elle force sa sortie (borne F) à l'état logique 0 immédiatement après avoir été interrogé par l'unité maître. Un temps de réponse est alors accordé à l'unité esclave ; ce temps se terminant généralement d'un signal de fin de message dit "stop-bit" émis par l'unité esclave. L'unité maître peut, toujours selon le même principe maître/esclave, transmettre et recevoir des données jusqu'à ce que l'unité esclave informe l'unité maître de la fin de la transaction. Lorsqu'un signal (données) est reçu par l'unité maître (10), la porte NAND 44 de l'interface 16 interdit tout passage d'un signal présent en B vers C. Pour faciliter la lecture des chronogrammes des figures 3 et 4, les tableaux suivants I et II donnent respectivement les relations liant l'état logique des différents points A à O du dispositif. De plus, pour des raisons de simplification les exemples sont donnés pour un signal rectangulaire en considérant que celuici est identique à l'entrée et à la sortie des "drivers" 38, 38', 40, 40'. Le retard introduit par chaque passage du signal par une porte logique est désigné par At et considéré comme étant le même quelle que soit la porte considérée, à 1' exception du composant 48, 48' qui correspond à quatre portes. TABLEAU I (signal applique en A et reçu en F) Relation Commentaires A B=A C=C'=B.L L=l- > C=B E=C F=E G=F H=O.G H=l I=H J=H K=J.H L=K M=C N=C.M O=N TABLEAU II (signal appliqué en F et reçu en A) Relation Commentaires t=1 B=A =C'=L.B C=l c F =G.O O=l- > H=G =G.O o=l- > H=G I=H J=H =J.H ;=K II=C =C.M o=N Le chronogramme de la figure 3 montre de façon simplifiée et à titre d'illustration que la borne O à la sortie de la porte 50 est maintenue à l'état logique "O" qui interdit toute transmission de signal via la porte 44' lorsqu'un signal, c'est-à-dire un créneau à l'état logique 1 dans le cas de la figure, est présent en G, c'est-à-dire sur une des entrées de la porte 44' de l'interface 20. Comme le montrent les traits de rappel discontinus, l'état logique "O" de la borne O est maintenu pendant une durée, ou fenêtre de temps, dans laquelle s'inscrit le signal présent en G. De manière analogue, comme le montre le chronogramme de la figure 4, l'état logique de la borne L, c'est-à-dire l'une des entrées de la porte 44 de l'interface 16 est maintenu à "O" pendant toute la durée où un signal est présent sur l'autre entrée de la porte 44, c'est-à-dire à la borne B. Finalement, grâce au dispositif de l'invention, il est possible de transmettre des signaux, sans risque d'altération ou de formation de boucle entre une unité maître et une ou plusieurs unités esclaves. Le câble 26 qui comporte les deux paires de fils torsadés 42, 42' peut aussi avoir une longueur supérieure à 100 mètres, c'est-à-dire suffisante pour exclure les perturbations dues aux bruits provenant de l'unité maître. REVENDICATIONS 1. Dispositif de liaison pour la transmission de signaux entre une unité informatique centrale (10), dite unité maître, et au moins une unité informatique périphérique (14, 42), dite esclave, les unités maître et esclave étant respectivement connectées à des interfaces (16, 20) du dispositif de liaison, et les interfaces étant reliées entre elles par câble (26), caractérisé en ce que chaque interface (16, 20) comporte un circuit (32, 32', 34, 34') de transformation de signaux bidirectionnels provenant respectivement des unités maître et esclave (10, 14, 42), en des signaux unidirectionnels pour leur transmission par câble entre les interfaces (16, 20). 2. Dispositif de liaison selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque circuit de transformation comporte en outre des moyens (38, 38', 40, 40') de transformation des signaux unidirectionnels en signaux unidirectionnels symétriques pour leur transmission par câble entre les interfaces. 3. Dispositif de liaison selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de transformation de chaque circuit de transformation comportent un émetteur de ligne (38, 38') branché en amont de paires de câbles (42, 42') de transmission pour transformer les signaux unidirectionnels en signaux unidirectionnels symétriques et un récepteur de ligne (40, 40') branché en aval d'une paire de câbles de transmission pour transformer des signaux unidirectionnels symétriques en signaux unidirectionnels asymétriques. 4. Dispositif de liaison selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque circuit de transformation comporte une branche (34, 34') de réception de signal et une branche (32, 32') d'émission de signal, et des moyens (36, 36') d'inhibition de la branche d'émission lorsqu'un signal est reçu dans la branche de réception. 5. Dispositif de liaison selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens d'inhibition (36, 36') comportent un circuit logique (46, 48, 50, 46', 48', 50') respectivement relié à la branche de réception et à une porte logique (44, 44') de la branche d'émission pour maintenir une entrée de ladite porte logique (44, 44') à un état logique interdisant la transmission d'un signal d'émission de la branche d'émission (34, 34') via la porte logique, lorsqu'un signal traverse la branche de réception. 6. Dispositif de liaison selon la revendication 5, caractérisé en ce que la porte logique (44, 44') est une porte NON-ET (NAND). 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le signal de réception présentant une durée T, le circuit logique relié à la branche de réception comporte une unité de retard (48, 48') pour interdire la transmission d'un signal d'émission pendant une durée supérieure à la durée T du signal de réception. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la branche d'émission (34, 34') est reliée à l'unité informatique (10, 14, 42) respective via un composant (52, 52') présentant une sortie de type collecteur ouvert. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité esclave est choisie dans le groupe comportant les souris de commande et les claviers de commande.