Cet article traite des avantages d’ajouter des composants actifs pour filtrer un signal.
Découvrez des conseils essentiels pour éviter les problèmes d’EMI et EMC tout en optimisant la performance de vos conceptions PCB.
Protocoles synchrones vs asynchrones
Introduction
Vous avez peut-être déjà entendu parler des protocoles de communication synchrones et asynchrones (tel que UART – Universal Asynchrone Receiver and Transmitter), mais savez vous de que signifient ces termes ? Si ce n’est pas le cas, ne vous inquiétez pas car nous allons en parler dans cet article.
En communication numérique – lorsque nous souhaitons envoyer des données entre un appareil et un autre – nous devons piloter des liens de communication de données soit à l’état Haut (1 – HIGH) soit à l’état Bas (0 – LOW). Ce sont les seules options disponibles. Supposons que nous voulions envoyer la donnée ‘Hello’ d’un appareil à un autre. Si nous utilisons le codage ASCII (pour lequel chaque lettre de l’alphabet est représenté par un nombre, car les ordinateurs travaillent en interne uniquement avec des nombres), ceci serait représenté par la séquence de nombres.
72 101 108 108 111
ou en binaire
01001000 01100101 01101100 01101100 01101111
Voir notre article sur les systèmes de numération pour plus d’information.
Si nous ne disposons que d’une seule ligne de données (comme c’est le cas pour la plupart des protocoles de communication) alors nous pouvons émettre un bit après l’autre, en pilotant la ligne de données entre les états haut et bas conformément à la valeur du bit à envoyer (les couleurs ont été ajoutées pour faciliter la lecture, sachant que les données binaires n’ont pas de couleurs !) avec le LSB transmit en premier (Bit le moins significatif – Least Significant Bit).
Le LSB d’un nombre binaire est le bit de plus petite valeur (le plus lointain sur la droite) et le MSB (Most Significant Bit) est le bit de plus grande valeur (le plus à gauche). Voir notre article sur la signification de Bit & Endian
Interpréter les données
Si les données transmises étaient toujours une séquence alternée de 1 et de 0, il serait assez facile de les interpréter car le motif est régulier et prévisible :
mais évidemment ce n’est pratiquement jamais le cas. Que se passerait il pour la séquence de 4 x 1 suivie de 4 x 0 (11110000) ?
Sans information supplémentaire le récepteur pourrait dire que le signal était 10, 1100, 111000 ou 11110000 (ou 1111100000, et ainsi de suite). Il nous faut absolument quelque chose en plus pour clarifier la communication.
Synchrone ou asynchrone
Cela se résout soit avec une ligne de communication supplémentaire pour indiquer le timing de chaque bit sur la ligne de données, ou en permettant au récepteur de connaître en interne la durée de chaque bit sur la ligne de données. La première possibilité, où une ligne de communication supplémentaire est utilisée pour indiquer les timings de chaque bit, est appelée communication synchrone. La ligne supplémentaire dans la communication synchrone est appelée la ligne d’horloge (parce que les horloges sont utilisées pour chronométrer les choses). La deuxième possibilité, où le récepteur connaît en interne la durée de chaque bit sur la ligne de données, est appelée communication asynchrone. Avec la communication asynchrone, le récepteur et l’émetteur ont besoin d’une horloge interne précise pour mesurer le temps. Le récepteur et l’émetteur doivent également évidemment être réglés pour utiliser la même vitesse/timing (taux de bauds) afin de communiquer avec succès.
La transmission synchrone par rapport à la transmission asynchrone se résume donc à savoir si l’horloge est externe (synchrone) ou interne (asynchrone). Quelques exemples de protocoles asynchrones comprennent UART, USB, CAN et Ethernet. Quelques exemples de protocoles synchrones comprennent SPI, I2C et DDR.
Avantages et inconvénients
Un avantage des protocoles synchrones est qu’ils ne nécessitent pas que le dispositif ait une horloge interne très précise (plus la communication est rapide, plus l’horloge interne devrait être précise). En conséquence, les protocoles de communication synchrones sont souvent utilisés dans de petits périphériques peu coûteux tels que des capteurs. Un autre avantage des protocoles synchrones est que les deux côtés de la communication n’ont pas besoin de connaître à l’avance quel sera le débit de données (timing). Certains protocoles synchrones ont même des débits de données variables et/ou peuvent utiliser la ligne d’horloge pour indiquer qu’ils sont toujours occupés en la maintenant dans le même état jusqu’à ce qu’ils soient prêts à recevoir de nouvelles données (c’est une fonctionnalité de l’I2C) ; les protocoles asynchrones nécessitent une ligne de communication supplémentaire pour implémenter cette fonctionnalité (comme la ligne CTS/RTS dans UART).
Un avantage des protocoles asynchrones est qu’ils nécessitent moins de lignes de communication et, de ce fait, ils génèrent moins de bruit électromagnétique (voir notre article sur les interférences EMI/EMC).
Comme il peut être difficile avec les protocoles asynchrones d’obtenir une synchronisation parfaite des horloges des deux côtés, généralement ils nécessiteront de temps en temps au moins une transition sur la ligne de données afin de réaligner leurs horloges internes. Cela peut faire partie de la trame du protocole (comme avec UART), ou cela peut être mis en œuvre en exigeant l’insertion d’un bit de bourrage (stuff bit) de polarité opposée après un certain nombre de bits consécutifs de la même polarité (le bit de bourrage est éliminé lors du décodage du protocole, comme avec le protocole CAN).
Résumé
C’est tout ce qu’il y a à comprendre dans les termes de communication synchrone ou asynchrone.
- Synchrone = Horloge externe
- Asynchrone = Horloge interne
Proteus inclut dans ses bibliothèques de nombreux composants modélisés utilisables en simulation, que ce soit pour les protocoles synchrones ou asynchrones. De plus, il existe également des instruments virtuels qui supportent ces protocoles de communication.
Copyright Labcenter Electronics Ltd. 2024
Traduction française
Copyright Multipower France 2024
Signification de bit & endian
Introduction
Cet article suppose que vous êtes familier avec les systèmes de numération (Décimal / Hexadécimal) – si ce n’est pas le cas, veuillez commencer par lire l’article sur ce sujet.
En informatique, la plus petite unité de nombre est généralement l’octet (Byte – 8 bits). Techniquement la plus petite unité est le bit (1 ou 0, Vrai ou Faux), mais en terme de représentation c’est l’octet que constitue le plus petit bloc de base. Des nombres plus grands sont construits en utilisant plusieurs octets et les protocoles de communication utilisent typiquement l’octet comme la plus petite unité pour transférer des données.
Signification des bits
Par exemple, si nous considérons le nombre binaire ‘10000001’, alors les bits aux deux extrémités de la séquence binaire ont des noms spéciaux – le bit à l’extrême droite s’appelle le LSB (Least Significant Bit – Bit de moindre poids) et le plus à l’extrême gauche s’appelle le MSB (Most Significant Bit – Bit de poids le plus élevé).
Le listing des bits dans un octet illustre le MSB et le LSB. Le bit le plus à droite a la valeur décimale 1 et le bit le plus à gauche a la valeur décimale 128 (donnant ainsi la valeur totale de 129 à cet octet) – le bit de gauche a la plus grande valeur (la plus élevée) et le bit de droite a la plus petite valeur (la moins élevée).
Avec les protocoles de transmission de données série, les données peuvent être transmises soit en commençant par le LSB, soit en commençant par le MSB. Les protocoles USB et UART transmettent le LSB en premier alors que les protocoles I2C et CAN transmettent le MSB en premier. Le SPI peut être configuré pour utiliser l’une ou l’autre option, mais généralement, c’est le MSB qui est utilisé.
Exemple de communication UART – LSB en premier
Exemple de communication I2C – MSB en premier
Endian
Lorsque plusieurs octets sont combinés en mémoire pour représenter des nombres plus grands (16 bits, 32 bits, 64 bits, etc.) il faut décider de la manière de disposer ces octets multiples en mémoire.
4 octets sont utilisés pour représenter un nombre de 32 bits
Little endian est de loin l’option la plus couramment utilisée. Dans ce cas, les positions de valeur des octets en mémoire restent les mêmes à mesure que le nombre d’octets utilisés pour représenter le nombre augmente.
Le terme endian provient du roman de 1726 ‘Les voyages de Gulliver’, dans lequel il y a un conflit entre des sectes de Lilliputiens selon qu’ils cassent la coquille d’un œuf à la coque par son extrémité la plus petite ou la plus grande.
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Les nouveautés de Flowcode 10
Changements apportés aux licences
• Flowcode est gratuit pour les amateurs avec des fonctionnalités complètes pour une gamme limitée de puces.
• Les puces gratuites comprennent des solutions de fabricants connus tels que Arduino Uno, Nano, PIC16F877 ainsi que 70 autres.
• Les utilisateurs professionnels obtiennent des droits d’utilisation commerciale du code, un soutien prioritaire dans les forums et des fonctionnalités avancées.
• Les établissements universitaires doivent acheter une licence site et les étudiants peuvent utiliser la version gratuitement à la maison.
Panneaux de composants 2D dédiés
• Les nouveaux panneaux 2D offrent des graphismes plus clairs, une personnalisation de tous les panneaux avec vos propres dessins, notes et d’autres options disponibles.
• Vous pouvez ajouter un nombre illimité de panneaux 2D à votre projet.
• Déverrouille une multitude de nouvelles options de panneau 2D, tels que les outils graphiques.
Nouveaux composants 2D
• Tous les composants ont été redessinés avec des graphiques plus clairs.
La compatibilité avec les panneaux V9 est assurée.
• La 3D est toujours prise en charge – notre objectif est de prendre en charge les modèles d’exportation de Solidworks tandis que le contrôle se déplace vers les panneaux 2D pour plus de clarté.
• Nouveaux composants primitifs avec propriétés de nidification logiciel et une autre famille de microcontrôleurs.
Créer des applications Web*
• L’exportation HTML vous permet de créer des projets de contrôle et de collecte de données qui fonctionnent sur n’importe quel navigateur de n’importe quelle plateforme.
• Les composants basés sur Javascript permettent de produire des applications web simples.
• Fonctionne sur du matériel à faible coût comme Arduino et Raspberry Pi.
Compatible avec les composants de serveur web existants dans Flowcode.
* Bientôt disponible
Documentation et exportation du projet
• Nouveaux rapports de projet.
• Les nouvelles primitives 2D vous permettent d’annoter chaque logigramme et panneau.
• Permet un partage facile des projets.
Simulation améliorée
• Tracer les variables sur le graphique et l’enregistreur de données.
• Amélioration de l’affichage des variables lors de la simulation.
• Simulation plus rapide.
Composants open source
• Le code des composants peut être visualisé.
• Le code de n’importe quel composant peut être modifié et personnalisé (obtenir la source à partir du wiki)
Autres améliorations :
• Sélections par vue à présent conservées.
• Messages de débogage des composants étendus.
• Listes de composants connectés sur les fenêtres analogiques/numériques.
• Arborescences personnalisables dans l’explorateur de projet et listes d’icônes.
• Les icônes sont maintenant regroupées par macro
• Fichiers de code C sauvegardés en option sous forme de fichiers c/h séparés à intégrer dans des projets externes.
• Améliorations apportées aux variables constantes.
• Sélections par vue à présent conservées.
• Messages de débogage des composants étendus.
• Listes de composants connectés sur les fenêtres analogiques/numériques.
• Arborescences personnalisables dans l’explorateur de projet et listes d’icônes.
• Les icônes sont maintenant regroupées par macro
• Fichiers de code C sauvegardés en option sous forme de fichiers c/h séparés à intégrer dans des projets externes.
• Améliorations apportées aux variables constantes.
• Ajout du support fantôme pour la carte ESP EB0058.
• Améliorations visuelles du diagramme d’interruption.
• Amélioration du support des chaînes.
• Nouvelle API pour l’utilisation de panneaux 2d (GetPanel et GetPanelName).
• Nouvelle API pour le contrôle de la vitesse de simulation (SetSimSpeed).
• Liste des icônes TODO.
• Options pour afficher uniquement les composants et/ou dispositifs sous licence.
• Badges pour afficher le nombre de cibles dans l’arborescence des périphériques.