Brevet FR2972547A1 — publié le 20120914

Dispositif d'interface et de communication flexible pour modules d'acquisition, de traitement et/ou de génération de signaux Domaine technique concerné Le domaine concerné par la présente invention est celui de l'interconnexion d'un ensemble de modules d'acquisition, de traitement et/ou de génération de signaux et d'un calculateur hôte. Problème posé Afin de permettre le développement rapide de systèmes de mesure ou de traitement de signaux spécifiques, par exemple pour des applications de type bancs de test ou pour des développements de produits expérimentaux, une solution efficace consiste à interconnecter des modules pré-existants réalisant chacun une ou plusieurs fonctions génériques d'acquisition, de traitement ou de génération de signaux, et à piloter ces modules depuis un système hôte en fonction des besoins. Ce système hôte peut, selon les applications, être soit un ordinateur soit tout autre système programmé : Microcontrôleur, microprocesseur ou automate industriel par exemple. Afin de répondre aux besoins de ce type d'application, l'interface de communication reliant les modules et le calculateur hôte doit être la plus flexible possible afin de s'adapter à différents types de systèmes hôtes, doit être performante, et doit supporter des topologies de raccordement des modules entre eux les plus souples possibles afin de permettre la réalisation de systèmes de mesure compacts, évolutifs et économiques. Etat de la technique antérieure Les interfaces de communication existantes préalablement à la présente invention et répondant peu ou prou au besoin de ce type d'application sont les suivantes : - Des systèmes utilisent des interfaces de communication de type Ethernet ou USB, le cas échéant avec protocole dédié comme LXI. Ces interfaces sont flexibles et rapides mais ne sont pas aisément compatibles avec l'utilisation de systèmes hôtes embarqués de type micro-contrôleurs. Le raccordement de modules nécessite de plus un hub ou routeur externe ; Des systèmes utilisent des interfaces asynchrones type RS232 ou RS485. Ces technologies sont simples et peu couteuses, mais offrent des performances médiocres ; Des systèmes utilisent des solutions de type fond de panier (VXI, PXI, etc). Ces solutions sont très performantes mais intrinsèquement couteuses et nécessitent une interface spécifique vers le calculateur hôte ; Des systèmes de cartes fille type mezzanine ne permettant pas le raccordement d'un nombre important de modules. Exposé de l'invention L'invention est basée sur la mise en oeuvre d'une topologie flexible permettant l'empilement de modules d'acquisition, de traitement et/ou de génération de signaux (1) ainsi que le chaînage de plusieurs piles (2) de modules d'acquisition, de traitement et/ou de génération de signaux, via un connecteur en face inférieure (3) et un connecteur en face supérieure (4) sur chaque module d'acquisition, de traitement et/ou de génération de signaux (1). Via ces connecteurs chaque module dispose de trois interfaces de communication : une interface de communication amont (5) vers le système hôte (8) ou vers un module amont d'acquisition, de traitement et/ou de génération de signaux (1), située sur le connecteur en face inférieure (3) du module, une interface de communication aval d'empilement (6) vers des modules empilés, située sur le connecteur en face supérieure (4) du module une interface de communication aval de chaînage (7) vers d'autres piles de modules, situées sur le connecteur en face inférieure (3) du module. De préférence selon l'invention, l'interface de communication amont (5) est réalisée sous la forme d'une interface configurable selon différents modes (dont a minima le mode SPI) via N signaux de sélection à trois états permettant de sélectionner un mode parmi au plus trois puissances N configurations. De préférence selon l'invention, l'interface de communication amont (5) supporte les modes SPI, USB, UART et I2C afin de permettre le raccordement à un grand nombre de systèmes hôtes différents, les interfaces de communication aval (6) et (7) étant en mode SPI. De préférence selon l'invention chaque module est identifié par une adresse correspondant à son emplacement dans la topologie de l'assemblage des modules, selon le numéro de la pile de modules (2) par rapport au système hôte (8) et sa hauteur du module dans l'empilement de modules (2). Présentation des figures La figure 1 représente une variante de réalisation du dispositif. Nomenclature Les références numériques portées sur la figure 1 correspondent aux 20 moyens techniques suivants : 1 : Module d'acquisition, de traitement et/ou de génération de signaux 2 : Pile de modules d'acquisition, de traitement et/ou de génération de signaux 3 : Connecteur en face inférieure 25 4 : Connecteur en face supérieure 5 : Interface de communication amont 6 : Interface de communication aval d'empilement 7 : Interface de communication aval de chaînage 8 : Système hôte Description détaillée d'un mode de réalisation D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'une variante de réalisation donnée ci-après à titre d'exemple indicatif et non limitatif. Dans cette variante de réalisation, chaque module (1) est architecturé autour d'un micro-contrôleur. Ce micro-contrôleur détermine lors de la séquence d'initialisation le mode de fonctionnement de l'interface amont (5) en examinant l'état des signaux à trois états du connecteur en face inférieure (3). Selon le mode sélectionné le micro-contrôleur configure les entrées- sorties affectées à l'interface amont en mode SPI esclave, I2C esclave, UART ou USB esclave. Ce micro-contrôleur gère également des interfaces haute vitesse SPI maître pilotant les interfaces aval d'empilement (6) et de chaînage (7). Un logiciel micro-programmé dans ce micro-contrôleur réalise les fonctions nécessaires pour la recherche automatique de l'adresse du module dans la topologie d'assemblage des modules ou pour le routage des messages de module à module via les interfaces amont (5) et avals (6 et 7) de chaque module. Applications industrielles potentielles Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné aux modules destinés à l'assemblage de systèmes d'acquisition, de traitement et de génération de signaux : bancs de test, systèmes de mesure spécifiques, démonstrateurs expérimentaux, architectures radio logicielles, etc.25 REVENDICATIONS1. Dispositif d'interface et de communication flexible pour modules d'acquisition, de traitement et/ou de génération de signaux caractérisée en ce qu'il comporte la mise en oeuvre d'une topologie flexible permettant l'empilement de modules d'acquisition, de traitement et/ou de génération de signaux (1) ainsi que le chaînage de plusieurs piles (2) de modules d'acquisition, de traitement et/ou de génération de signaux, via un connecteur en face inférieure (3) et un connecteur en face supérieure (4) de chaque module d'acquisition, de traitement et/ou de génération de signaux (1), et caractérisé par le fait que, via ces connecteurs, chaque module dispose de trois interfaces de communication : une interface de communication amont (5) vers le système hôte (8) ou vers un module amont d'acquisition, de traitement et/ou de génération de signaux (1), située sur le connecteur en face inférieure (3) du module ; une interface de communication aval d'empilement (6) vers des modules empilés, située sur le connecteur en face supérieure (4) du module ; - une interface de communication aval de chaînage (7) vers d'autres piles de modules, située sur le connecteur en face inférieure (3) du module. 2. Dispositif selon la revendication 1 ; ledit dispositif réalisant l'interface de communication amont (5) sous la forme d'une interface configurable selon différents modes (dont a minima le mode SPI) via N signaux de sélection à trois états permettant de sélectionner un mode parmi au plus trois puissance N configurations, les interfaces de communication aval (6) et (7) étant en mode SPI. 3. Dispositif selon les revendications 1 et 2 ; L'interface de communication amont (5) dudit dispositif supportant les modes SPI, USB, UART et I2Cafin de permettre le raccordement à un grand nombre de systèmes hôtes différents. 4. Dispositif selon la revendication 1 ; les différents modules dudit dispositif étant identifiés par une adresse correspondant à leur emplacement dans la topologie de l'assemblage des modules, selon le numéro de pile de modules (2) par rapport au système hôte (8) et la hauteur du module dans l'empilement de modules (2).