Brevet FR3093199A1 — publié le 20200828

Description Titre de l'invention : Modulation de signaux sur bus 12C Domaine technique [0001] La présente description concerne de façon générale les circuits électroniques et, plus particulièrement, les systèmes dans lesquels plusieurs circuits sont susceptibles dc communiquer sur un bus 12C. Technique antérieure [0002] Le protocole 12C utilise, outre un signal de référence (généralement la masse) re- présentant l'un des deux états des signaux binaires, un signal de données (SDA) et un signal d'horloge ou dc synchronisation (SCL). [0003] Le protocole I2C est utilisé pour communiquer entre un dispositif ou circuit maître, qui génère le signal de synchronisation sur un fil d'horloge ainsi que le signal dc données sur un fil de données, et un dispositif ou circuit esclave qui répond sur le signal dc données. Un signal d'alimentation est par ailleurs nécessaire au fonctionnement de chaque dispositif. Résumé de l'invention [0004] 11 serait souhaitable de réduire le nombre de ports ou bornes de connexion au bus, utilisés par un composant exploitant un bus 12C. [0005] Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des systèmes de com- munication sur bus I2C connus. 100061 Un mode de réalisation prévoit une solution n'interférant pas avec la gestion des signaux de données sur le bus I2C et ne requérant ainsi aucune modification sur le codage de données selon le protocole I2C. 100071 Un mode de réalisation prévoit un procédé de communication sur bus I2C, dans lequel un signal d'alimentation du bus est modulé par un signal de synchronisation. 100081 Un mode de réalisation prévoit un circuit de communication sur bus I2C, dans lequel un signal d'alimentation du bus est modulé par un signal de synchronisation. 100091 Un mode de réalisation prévoit un produit programme d'ordinateur comportant un support de stockage non transitoire comprenant des instructions adaptées à mettre en oeuvre le procédé décrit. 100101 Un mode de réalisation prévoit un bus I2C comportant exactement trois conducteurs, parmi lesquels : un conducteur adapté à véhiculer un potentiel de référence ; un conducteur adapté à véhiculer un signal de données ; et un conducteur adapté à véhiculer un signal d'alimentation modulé par un signal de synchronisation. 2 100111 Selon un mode de réalisation, la modulation est une modulation d'amplitude. [0012] Selon un mode de réalisation, la modulation est effectuée entre un premier niveau et un deuxième niveau, les deux niveaux étant supérieurs à une tension d'alimentation minimale de circuits reliés au bus I2C. [0013] Un mode de réalisation prévoit un système de communication sur bus I2C, comportant au moins deux dispositifs, au moins un des dispositifs : étant adapté à mettre en oeuvre le procédé décrit ; et/ou comportant un circuit de communication tel que décrit ; et/ou comportant un produit programme tel que décrit. [0014] Un mode de réalisation prévoit un système comportant un bus tel que décrit. [0015] Un mode de réalisation prévoit un émetteur d'un tel système. [0016] Un mode de réalisation prévoit un récepteur d'un tel système. [0017] Un mode de réalisation prévoit un émetteur-récepteur d'un tel système. Brève description des dessins [0018[ Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : [0019] [fig.1] la figure 1 représente, de façon très schématique et sous forme de blocs, un exemple de système utilisant un bus I2C ; [0020] W8.21 la figure 2 représente, de façon très schématique et sous forme de blocs, un mode de réalisation d'un système utilisant un bus I2C; [0021] [fig.3] la figure 3 représente des chronogrammes illustrant le fonctionnement du système de la figure 2 ; [00221 [fig.4] la figure 4 illustre un exemple de liaison entre un circuit électronique associé à une imprimante et des circuits électroniques associés à des cartouches d'encre ; et [0023] W8.51 la figure 5 représente, de façon très schématique et sous forme de blocs, un mode de réalisation d'un circuit électronique adapté à mettre en oeuvre les modes de réalisation décrits. Description des modes de réalisation 100241 De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques. 100251 Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, la génération du signal de synchronisation exploité par une communication I2C et l'exploitation faite par le circuit de réception de ce signal n'ont pas été détaillées, les modes de réalisation 3 décrits étant compatibles avec les signaux de synchronisation habituellement échangés entre deux ou plusieurs circuits sur un bus 12C. [0026] Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés ou couplés entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés ou couplés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments. [0027] Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence sauf précision contraire à l'orientation des figures. [0028] Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sen- siblement", et "de l'ordre de" signifient à 10% près, de préférence à 5 % près. [0029] La figure 1 représente, de façon très schématique et sous forme de blocs, un exemple de système utilisant un bus 12C. [0030] Un bus 12C se compose de deux fils ou conducteurs 21 et 22 destinés à véhiculer, respectivement, un signal de données SDA et un signal de synchronisation SCL. [0031] Plusieurs circuits 11, 12, 13 sont reliés, de préférence connectés, au fil 21 (bornes 111, 121) de transmission d'un signal de données SDA, au fil 22 (bornes 113, 123) de transmission du signal de synchronisation ou d'horloge SCL, et à un fil ou conducteur 23 (bornes 115, 125) porté à un potentiel électrique de référence (typiquement la masse, UND). Les circuits 11, 12, 13 et autres circuits connectés au bus I2C ou appartenant au dispositif électronique peuvent être alimentés sous une même tension ou sous des tensions différentes. Par exemple, les circuits 11, 12, 13 sont connectés à un fil ou conducteur 24 (bornes 117, 127) porté à un potentiel électrique VCC supérieur à celui de la masse UND. Les fils 21 et 22 sont individuellement reliés par des résistances de tirage (pull-up) Rp au fil 24, (le sorte que les signaux SDA et SCL sont au repos à l'état haut. [0032] Pour une transmission de données sur le bus I2C, un des circuits (par exemple, le circuit 11) fait office de dispositif maître (MD) et impose le signal de synchronisation SCL. Le ou les autres circuits 12, 13 ont alors le statut d'esclave (SD) pour recevoir les données transmises par le circuit 11 et répondre au circuit 11. Ces données peuvent être à destination de plusieurs circuits esclaves ou d'un seul d'entre eux. Le protocole I2C prévoit de transmettre une adresse de dispositif avant un octet de données. Selon le sens de communication, un même circuit peut tantôt avoir le statut de maître et tantôt le statut d'esclave. [0033] Selon les modes de réalisation décrits, on prévoit de réduire le nombre de conducteurs qui sont requis pour établir une communication selon le protocole 12C. Plus particulièrement, on prévoit de combiner le signal de synchronisation avec le signal représentant l'alimentation, notamment du circuit esclave. En d'autres termes, on prévoit qu'un circuit esclave, relié au bus 12C, extraie d'un même conducteur l'énergie nécessaire à l'alimentation des circuits qui le composent et le signal de synchronisation du bus. [0034] La figure 2 représente, de façon très schématique et sous forme de blocs, un mode de réalisation d'un système utilisant un bus 12C. [0035] Selon cc mode de réalisation, on prévoit de véhiculer, par un seul fil ou conducteur, un signal résultant d'une combinaison d'un signal de synchronisation avec un signal d'alimentation. Pour ce faire, on prévoit de moduler le signal d'alimentation VCC, référencé au potentiel de référence GND du bus, avec le signal de synchronisation SCL. Il en découle que le ou les circuits esclaves ne reçoivent par un signal d'alimentation continu, mais un signal d'alimentation dont le niveau varie entre deux états selon la modulation d'amplitude effectuée par le signal SCL. [0036] Selon cc mode de réalisation, le circuit 11 comporte un bloc 112 (MOD) combinant le signal d'alimentation VCC de potentiel positif par rapport au signal de référence GND avec le signal de synchronisation SCL. Cette combinaison produit en sortie du bloc 112 un unique signal VCC_SCL issu typiquement d'une modulation d'amplitude du signal VCC par le signal SCL. Un fil ou conducteur 25 transmet ce signal VCC_SCL aux dispositifs esclaves 12, 13. Le fil 21 est, de préférence, relié par une résistance de tirage Rp au fil 25 de façon à préserver l'état de repos du fil 21. [0037] Le dispositif maître 11 est connecté au fil 25 par la borne 113, habituellement dédiée au signal SCL. Le dispositif esclave 12 est quant à lui connecté au fil 25 par l'une de ses bornes 127 ou 123 (par exemple, la borne 127). L'autre borne (dans ce cas, la borne 123) entre les bornes de raccordement usuel au fil 22 ou 24, ainsi que le fil 22 ou 24 qui correspond, ne sont par conséquent plus utiles à la communication sur le bus I2C. Le fil non utilisé peut donc être omis du bus 12C, ou réaffecté à des fonctions différentes de la communication sur le bus 12C. Selon un mode de réalisation préféré, la borne 123 et le fil 22 sont tous deux supprimés. [0038] Côté circuit de réception ou circuit esclave 12, celui-ci comporte un bloc 122 (FILTER) d'extraction d'un signal d'alimentation du circuit 12 à partir du signal VCC_SCL arrivant sur la borne 127 et un bloc 124 (COMP) de démodulation pour extraire du signal VCC_SCL le signal de synchronisation émis par le circuit maître que comporte le circuit 12. Le bloc 122 filtre le signal VCC_SCL pour en extraire le signal VCC_S. Le bloc 124 démodule le signal VCC_SCL, par exemple compare le signal VCC_SCL à un seuil de tension Vth, pour en extraire le signal SCL. En d'autres termes, les blocs 122 et 124 démodulent le signal VCC_SCL préalablement modulé par le bloc 112 du circuit d'émission 11 pour permettre au circuit de réception 12 d'exploiter indépendamment les signaux VCC _S et SCL. [0039] La figure 3 représente des chronogrammes illustrant une combinaison d'un signal de synchronisation avec un signal d'alimentation sur bus I2C. [0040] Ces chronogrammes représentent des exemples d'allures du signal VCC, du signal SCL, du signal VCC SCL et du signal GND. Dans l'exemple de la figure 3, on suppose arbitrairement le cas d'un signal de synchronisation périodique et de rapport cyclique 1/2. [0041] Le signal VCC SCL représenté en figure 3 est obtenu par modulation d'amplitude du signal d'alimentation VCC par le signal de synchronisation SCL comme exposé en relation avec la figure 2. Le signal VCC SCL présente une forme d'onde semblable à celle du signal SCL et une période T identique à celle du signal SCL. Le signal VCC SCL oscille en phase avec le signal SCL, entre une valeur de tension basse V1 et une valeur de tension haut V2. L'allure du signal de données SDA n'est pas modifiée par les modes de réalisation décrits et n'est pas représentée en figure 3. [0042] Les modes de réalisation décrits tirent profit du fait que, dans de nombreuses ap- plications, le rôle ou fonction « maître » ou « esclave » de circuits reliés à un bus I2C est figé. Ainsi, on connaît, dès la conception du circuit, si celui-ci va opérer en maître ou en esclave. Par conséquent, il n'est alors pas gênant de combiner les signaux d'alimentation VCC et de synchronisation SCL sur un seul conducteur tout en restant compatible avec le protocole 12C. En effet, le signal de synchronisation est alors toujours imposé par le même circuit connecté sur le bus. [0043] Un tel mode d'utilisation d'un bus 12C se retrouve en particulier dans des systèmes de communication entre un équipement et un ou plusieurs accessoires ou consommables de cet équipement. [0044] La figure 4 illustre un exemple de liaison entre un circuit électronique associé à une imprimante et des circuits électroniques associés à des cartouches d'encre. [0045] Dans l'exemple de la figure 4, une imprimante 31 contient un circuit principal 312 dédié notamment au pilotage d'organes électromécaniques. L'imprimante 31 est équipée d'une ou plusieurs cartouches d'encre, par exemple trois cartouches d'encre 33, 35 et 37. Chaque cartouche 33, 35, 37 porte un circuit, respectivement 332, 352, 372. Les quatre circuits 312, 332, 352 et 372 sont reliés entre eux par des conducteurs, symbolisés par un câble 320, compatibles avec une transmission respectant le protocole I2C. Une telle application respecte la condition qu'un circuit (le circuit 312 de l'imprimante 31) fait office de circuit maître tandis que les autres circuits 332, 352 et 372 font office de circuits esclaves. [0046] La mise en oeuvre des modes de réalisation décrits dans une telle application et, plus généralement, dans une application dans laquelle un équipement a la fonction de 6 maître et un ou plusieurs accessoires ou consommables ont la fonction d'esclave, permet notamment d'économiser un conducteur sur le bus et une borne ou plot sur chaque circuit de transmission. [0047] La figure 5 représente, de façon très schématique et sous forme de blocs, un mode de réalisation d'un circuit électronique 5 adapté à mettre en oeuvre les modes de réalisation décrits. [0048] Le circuit électronique 5 comporte : - une ou plusieurs unités 51 de traitement numérique (PU), par exemple de type machine d'états, microprocesseur, circuit logique programmable, etc. ; et/ou - une ou plusieurs mémoires 52, 53 de stockage volatil (RAM) et/ou non volatil (NVM) de données et programmes ; - un ou plusieurs bus 54 de données, d'adresses et/ou de commandes entre les différents éléments internes au circuit 5 ; et - une ou plusieurs interfaces 55 d'entrée-sortie (1/0) de communication, entre autres, par un bus 12C avec l'extérieur du circuit ; et - divers autres circuits en fonction de l'application, symbolisés en figure 5 par des blocs 56 (FCT). [0049] Dans le cadre d'une mise en oeuvre partiellement ou totalement logicielle, un support de stockage du dispositif ou de l'équipement concerné peut stocker des instructions d'un produit programme d'ordinateur qui, lorsqu'elles sont mises en oeuvre par un processeur équipant le dispositif ou l'équipement, font que le processeur met en oeuvre tout ou partie du procédé déctit. [0050] Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. L'homme de l'art comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d'autres variantes apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, ce qui est exposé plus particulièrement en relation avec un exemple d'application à une communication imprimante-cartouche s'applique plus généralement à toute communication entre un équipement et ses accessoires ou consommables. [0051] Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de l'homme du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus. 7 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10] [Revendication 11]