Brevet FR2769439A1 — publié le 19990409

REPETEUR DE LTGNE RUS DE LIATSON SERIE L'invention concerne un répéteur de ligne bus de liaison série, notamment applicable à une ligne bus de liaison série de type RS 485 à deux fils correspondant au mode "half duplex". Dans les lignes de liaison série de ce type, se posent plusieurs problèmes. Tout d'abord, les signaux transmis par la ligne de liaison série doivent être répétés et amplifiés, mais aussi remis en forme. Ensuite, la communication étant bidirectionnelle sur une ligne, le délai de retournement du sens de transmission doit. entre aussi court que possible. Or, ce délai est trop long si le rêpêteur n'est pas adapté A la vitesse de transmission. Par ailleurs, polir augmenter la sécurité de la liaison, il a été proposé de doubler les chemins de communication. Chaque module à commander par la ligne bus reçoit alors deux lignes, ce qui augmente le prix de tous les modules alors que la zone à protéger est parfois limitée. En outre, un répéteur passif peut indiquer localement un défaut, mais il ne peut pas en ramener l'information à l'unité centrale contrôlant la ligne. Dans le cas d'un répéteur redondant, c'est-à-dire à deux lignes, un premier défaut n'a aucun effet sur l'installation et seul le répéteur redondant possède l'information de défaut. Un but de l'invention est de proposer un rêpêteur dt) ligne bus de liaison série ne présentant pas les inconvénients précités. T'invention a pour objet un répéteur de li.yne bus de liaison série, caractérisé en ce qu'il comporte - un circuit. logique de commande placé sous le contrôle d'un microprocesseir, - deux premiers connecteurs sllsceptib].es d'assurer la connexion à deux premières lignes bleus redondantes, - deux deuxièmes connecteurs susceptibles d'assurer la connexion à deux deuxièmes lignes bus redondantes, - quatre coupleurs optoélectroniques assurant l'isolation galvanique, chacun monté entre l'un desdits premiers ou seconds connecteurs et le circuit logique de commande, de sorte que le répéteur assure la transmission d'informations entre l'une desdites premières lignes et l'une desdites deuxièmes lignes et vice-versa, en sélectionnant les lignes fonctionnelles. Selon d'autres caractéristiques - chacun desdit.s coupleurs est relié ail circuit logique de commande par un conducteur de transmission, un conducteur de réception et. un conducteur de mise à haute impédance ; - chacun desdits coupleurs comporte, du côté de sa liaison au connecteur, un circuit de transmission et un circuit de réception - les circuits de transmission et de réception sont placés sous le contrôle du conducteur de mise à haute impédance de sorte que le passage du niveau O au niveau 1, ou inversement, du signal sur ledit conducteur assure la commutation entre lesdits circuits de transmission et de réception - chacun des coupleurs comporte, en outre, du côté de sa liaison au connecteur, un circuit de contrôle du niveau des lignes, pour la détection des défiants, - la détection des défauts est transmise à l'unité centrale par le microprocesseur. D'autres caractéristiques ressortent de la description qui. suit faite avec référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est un schéma simplifié de principe d'un répéteur de ligne bus de liaison série selon l'invention, - la figure 2 est un schéma symbolique simplifié d'un coupleur optoélectronique du répéteur de la figure 1, - les figures 3 à 6 représentent des exemples de configuration de ligne bus de liaison série équipée de répéteurs selon l'invention. Sur la figure 1, un répéteur redondant selon ]'invention se présente sos forme d'un boîtier 1 comportant : quatre connecteurs 2, 3, 4, 5, pour assurer la connexion à quatre lignes bus, respectivement L1, L2 d'un côté, tA et L4 de l'autre ; quatre coupleurs optoélectroniques 6, 7, 8, 9 ; un circuit logique 10 de commande et un microprocesseur il. Chaque coupleur 6, 7, 8, 9 est relié d'une part à un connecteur, respectivement 2, 3, 4, 5, et d'autre part au circuit logique de commande 10. Le circuit logique de commande 10 est sous le contrôle du microprocesseur 11. Chaque coupleur optoélectronique 6, 7, 8, 9 assure l'isolation continucontinu entre son entrée (sortie) reliée au connecteur 2, 3, 4, 5 et sa sortie (entrée) reliée au circuit logique de commande 10, les coupleurs 6, 7, 8, 9 assurent l'isolation galvanique de toutes les lignes entre elles. Sous le controle du microprocesseur 11, le circuit logique de commande 10 est susceptible d'adresser à chacun des coupleurs 6, 7, 8, 9 des trames de messages d'information à transmettre sur un conducteur TX, ou un signal de mise en haute impédance sur un conducteur HZ de façon à inverser le sens de communication, et à recevoir des trames de messayes d'information sur un conducteur RX. Le circuit logique de commande 10 est de préférence un composant logique rapide qui assure les fonctions de filtrage et de section du sens de transmission, de mise en haute impédance (HZ) en fonction des configurations et du verrouillage imposés par le microprocesseur 11. Le microprocesseur 11 assure des fonctions de base de temps, de verrouillage rapide du sens de transmission, de contrôle d'intégrité des trames, de vali.dation de ligne, de diagnostic des défauts, de configuration et d'affichage. Sur la figure 2, le coupleur P, est symboliste avec ses entrées (sorties) TX pour la transmission de données, RX pour la réception de données, HZ pour la mise en haute impédance. L'isolation galvanique est symbolisée par la bande 12. Sur la partie droite de la figure 2 sont symbolisés les circuits de transmission 13, de réception 14, et de contrôle de niveau l5 sur les lignes pour la détection des défauts. En l'absence de signal sur l'entrée HZ de mise en hacte impédance (niveau O), le coupleur est en mode de transmission et le circuit de transmission 13 est opérationnel, le circuit de réception 14 étant bloqué. En présence d'un signal sur l'entrée HZ (niveau 1), le coupleur est en mode de déception, le circuit de transmission 13 étant bloqué et le circuit de réception 14 étant opérationnel. Le passage du signal du niveau O au niveau 1, et inversement, du niveau 1 au niveau 0, sur l'entrée HZ assure automatiquement la commutation du mode de transmission au mode de réception, et inversement. Le signal est piloté en fonction de la logique rapide et des informations de paramêtrage et de diagnostic contenues dans le microprocesseur. les circuits de transmission 13 et de réception 14 sont des ci. reuits de type émetteljr-réceptelJr ou standard RS 485. L'isolation galvanique dans les coupleurs optoélectroniques 6 A 9 permet de s'affranchir des défauts du signal reçu par le répéteur. Le répéteur assure donc la mise en forme, l'amplification et la transmission des signaux qu'i.l reçoit, quel que soit le sens de transmission car il est symétrique. A titre d'exemple, les messages venant sur une ligne bus de liaison série de type RS 485 à deux fils, correspondant au mode "half duplex" rapide supérieur à plusieurs centaines de Kbauds sont traits par le répéteur, c'est-A-dire mis en forme, amplifiés et transmis, en protocole asynchrone, de façon à prolonger la longueur de la ligne bus. Un message est une trame comportant un nombre entier d'octets comportant chacun un nombre de bits constant, avec un bit de début, n bits d'information et un bit de fin. Les trames peuvent avoir des longueurs différentes. Entre deux caractères d'une trame, le temps mort doit. çtre nul. Entre les caractères de deux trames différentes, le temps mort doit hêtre supérieur au temps de transmission de 0,6 bit, c'est-à-dire par exemple à 3s. Le répéteur de ligne bus de liaison série selon l'invention est symétrique et susceptible d'assurer un(i transmission bidirectionnelle. Le microprocesseur 11, avec son logiciel, assure la gestion de la sélection du sens de transmission, les commutations au moyen du signal de mise en haute impédance HZ, et la sélection des lignes valides L1 ou L2, et L3 ou L4 dans le cas de redondance. Dans les zones critiques, présentant des risques d coupure ou de court-circuit, l'utilisation de deux rêpêteurs redondants permet de doubler la ligne bus et d'assurer la sécurité de la transmission. En dehors de la zone critique, la transmission peut être assurée par une seule ligne, o par une boucle, sans risque de conflit ou de réflexion. Des exemples de configuration de circuits de transmission utilisant des rêpêteurs redondants selon l'invention, sont représentés aux figures 3 à 6. Sur ces figures, une unité centrale 16 alimente un réseau par l'intermédiaire d'une ligne unique L1 qui est reliée aux deux entrées d'un répéteur redondant 17 selon l'invention. En sortie, ce répéteur redondant 17 est reli à deux lignes L2 et L3. Dans le cas des figures 3 à 5, les lignes L2 et JJ3 sont disposées entre le répéteur 17 et un autre répéteur redondant 18. Entre les deux rêpêteurs 17 et 18, la liaison est protégée par la présence des deux lignes L2 et L3, contre le risque de court-circuit dans une ligne o de coupure d'une ligne. Dans le cas de la figure 6, les lignes L2 et L3 sont disposées entre d'une part le répéteur redondant 17, et d'autre part un répéteur 19 non redondant qui assure une transmission entre la ligne T2 et la ligne L3 ou viceversa. Sur la figure 3, la sortie du répéteur redondant 18 alimente deux lignes distinctes L4 et LS, qui sont fermées chacun sur une impédance correspondant à l'impédance caraetéri.sti.que de la ligne, par exemple de 120 # dissipant 1/4 W. Sur la figure 4, la sortie du répéteur redondant 18 alimente une seule ligne L4 connectée en boucle. Sur la figure 5, chacune des sorties du répéteur redondant 18 alimente un autre répéteur redondant 20, 21, respectivement, par l'intermédiaire d'une ligne unique L4, L5, reliée aux deux entrées du répéteur 20, 21. T,es deux sorties du répéteur 20, 21 sont reliées en boucle par une ligne t6, T,7. Ainsi, les répéteurs redondants permettent la gestion de cablages en parallèle, en boucle ou en étoile, comme représenté aux figures 3 à 6. Grâce à son microprocesseur 1 1 et à son circuit: logique de commande 10, le répéteur redondant selon l.'invent.i.on assure un certain nombre de fonctions et en particulier - la sélection de la ligne active, ou des lignes actives, - la gestion de cablages en parallèle, en boucle, ou en toile, - la mesure et la compensation de la distorsion des signaux sur les niveaux O ou l, - la détection de ligne ouverte, - la détection de boucle ouvert, - la détection de court-circuit, - la mesure du niveau sur les lignes pour la détection des défauts, - la protection de la transmission en cas de défaut temporaire ou permanent, - le test périodique de la configuration de circuit t de la remise en état du reseal, - la sélection du chemin valide en cas d'lsstiliXsati.on de lignes en redondance, - l'affichage des défauts en local, - la transmission à l'unité centrale de l'information de défaut. Les avantages procurés par le répéteur selon l'invention concernent notamment - l'augmentation de la longueur d'une ligne bus de terrain, - la redondance du câblage d'une ligne bus de terrain en cas de chemins critiques ou pour éviter une interruption intempestive, - la transmission à l'unit centrale du diagnostic d'un défaut dès l'apparition du premier défaut. étant donné que la transmission est hidirectionnelle, les entrées du répéteur fonctionnent soit comme entrées soit comme sorties. le rêpêteur selon l'invention assure la transmission d'informations, avec remise en forme des signaux et amplification, et avec isolation galvanique, entre l'une de deux premières lignes bus (L1, L2) redondantes et l'une de deux deuxièmes lignes bus (L3, L4) redondantes, et vice-versa, le choix des lignes L2, et L3 ou L4) étant assuré par le circuit logique de commande 10 sous le contrôle du microprocesseur il. Lc choix est fait, à partir de la détection éventuelle d'un défaut sur une ligne, grâce au circuit 15 de contrôle de niveau sur les lignes. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ou représentés et. couvre les variantes utilisant des moyens techniquement équivalents. REVENDICATTONS 1. Répéteur de ligne bus de liaison série, caractérisé en ce qu'il comporte - un circuit logique de commande (10) placé sous le contrôle d'un microprocesseur (11), - deux premiers connecteurs (2, 3) susceptibles d'assurer la connexion à deux premières lignes bus (L1, t2) redondantes, - deux deuxièmes connecteurs (4, 5) susceptibles d'assurer la connexion à deux deuxièmes lignes bus (L3, L4) redondantes, - quatre coupleurs optoélectroniques assurant l'isolation galvanique (6, 7, 8, 9) 1chaciin monté entre l'un desdits premiers ou seconds connecteurs (2, 3; 4, 5) et le circuit. logique de commande (10), de sorte que le répéteur assure la transmission d'informations entre l'une desdites premières lignes (T.l, L2) et l'une desdites deuxièmes lignes (L3, r,4) et viceversa. 2. Répéteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun desdits coupleurs (6, 7, 8, 9) est relié. au circuit logique de commande (10) par un conducteur de transmission (TX), un conducteur de réception (RX) et un conducteur de mise à haute impédance (HZ). 3. Répéteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que chacun desdits coupleurs (6, 7, 8, 9) comporte, du côté de sa liaison au connecteur (2, 3, 4, 5), un circuit de transmission (13) et un circuit de réception (14)- 4. Répéteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les circuits de transmission (13) et de récept i on (14) sont placés sojs le cont rô 1 e dii conducteur de mise à haute impédance 5. Répéteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que chacun des coupleurs (6, 7, 8, 9) comporte, en outre, du côté de sa liaison au connecteur (2, 3, 4, 9), un circuit (15) de contrôle du niveau des lignes, pour la détection des défauts. 6. Répéteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la détection des défauts est transmise à l'unité centrale par le microprocesseur (11).