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4.4 Périphériques série.

Les ports série facilitent la communication à vitesse lente sur de courtes distances en utilisant des câbles à 8 brins ou moins. Les standards sont obsolètes et la communication n'est pas très tolérante vis-à-vis d'erreurs. Il y a tant de variantes sur le port série qu'il en devient presque magique qu'un périphérique puisse fonctionner correctement. Vous trouverez ici une brève explication sur les protocoles, l'électronique et le matériel. Les documents Serial-HOWTO et Modems-HOWTO renferment une analyse exhaustive (voir le chapitre 17).

Certains périphériques qui communiquent par le port série sont:

Un périphérique est connecté à votre ordinateur par un câble avec un connecteur portant 9 ou 25 aiguilles (à chaque bout) (voir les figures 3 et 4). Les connexions sont de type:

Seules huit des aiguilles sont réellement fonctionnelles, toutefois.

L'attribution des aiguilles à leur fonction est mentionnée dans le tableau 4.


Tableau 4: Correspondances des numéros d'aiguilles et de leur fonction.
Connecteur
DB-9
Connecteur
DB-25
Acronyme Fonction Direction (PC-Périph.)
3 2 TD Transmis. données $\rightarrow$
2 3 RD Reception données $\leftarrow$
7 4 RTS Requête envoi $\rightarrow$
8 5 CTS Prêt à l'envoi $\leftarrow$
6 6 DSR Jeu de données prêt $\leftarrow$
4 20 DTR Terminal données prêt $\rightarrow$
1 8 CD Détection de porteurse $\leftarrow$
9 22 RI Indicateur en boucle $\leftarrow$
5
7
  Signal
 

La manière dont les périphériques série communiquent est directe: un flux d'octets est envoyé entre l'ordinateur et le périphérique en divisant chaque octet en 8 bits. La tension est ajustée sur une aiguille appelée TD pin ou transmit pin selon que le bit vaut 1 ou 0. Un bit valant 1 correspond à une tension négative (de -15 à -5 volts) et un bit 0 à une tension positive (de +5 à +15 volts). Le RD pin ou receive pin reçoit les bits de la même manière. L'ordinateur et le périphérique série doivent être d'accord sur la vitesse de tranferts (data rate ou serial port speed) de sorte que l'ajustement et la lecture des niveaux des tensions soient synchronisés de manière idoine. La vitesse est souvent exprimée en bps (bits par seconde). Le tableau 5 montre une liste de vitesses de port série possibles.


Tableau 5: Vitesses typiques de transfert de données sur un port en série (unité: bps).
50 200 2.400 57.600 5760.00 2.000.000
75 300 4.800 115.200 921.600 2.500.000
110 600 9.600 230.400 1.000.000 3.000.000
134 1.200 19.200 460.800 1.152.000 3.500.000
150 1.800 38.400 500.000 1.500.000 4.000.000

Une souris communique avec une vitesse comprise entre 1.200 et 9.600 bps. Les modems communiquent à des vitesses de transfert de 19.200, 38.400, 57.600 ou 115.200 bps. Il est rare de trouver des périphériques série ou des ports série qui ne supportent pas les vitesses reprises dans le tableau.

Pour synchroniser le périphérique avec l'ordinateur, un start bit additionnel précède chaque octet et deux stop bits suivent chaque octet. Il peut aussi y avoir un parity bit indiquant s'il y a un nombre pair ou impair de 1 dans l'octet (vérification de présence d'erreurs). En théorie, il peut y avoir jusqu'à 12 bits envoyés pour chaque octet de données. Les bits additionnels sont optionnels et spécifiques aux périphériques. Les modems ordinaires communiquent avec le protocole 8N1, c'est-à-dire 8 bits de données, pas de bit de parité et un bit d'arrêt (stop bit). Une souris communique avec 8 bits et aucun bit de démarrage, d'arrêt ou de parité. Certains périphériques n'utilisent que 7 bits et en conséquence sont limités dans leur communication aux caractères ASCII (vu que la gamme de caractères s'arrête à 127).

Certains types de périphériques utilisent deux aiguilles appelées ``Request to Send (RTS)'' et ``Clear to Send (CTS)''. C'est soit l'ordinateur soit le périphérique qui applique une tension de +12 volts pour indiquer qu'il est prêt à recevoir des données. Les aiguilles appelées DTR (``Data Terminal Ready'') et DSR (``Data Set Ready'') travaillent à la place des deux précédentes; elles effectuent les mêmes missions mais leurs numéros ne sont pas les mêmes. En particulier, les modems domestiques font usage des aiguilles RTS/CTS. Le mécanisme qu'elles utilisent est appelé flux de contrôle RTS/CTS ou contrôle de flux matériel. Certains périphériques simples n'utilisent pas de contrôle de flux. Ces périphériques perdent les données qu'ils envoient au récepteur si ce dernier n'est pas prêt.

D'autres périphériques doivent également communiquer lorsqu'ils sont prêts à recevoir des données; toutefois, ils n'ont pas de connexions par aiguilles RTS/CTS ou DTR/DSR. Ils émettent des caractères de contrôle spéciaux envoyés parmi le flux de données pour indiquer que le flux devrait s'interrompre ou au contraire reprendre. Ceci est connu sous le nom de contrôle de flux logiciel. Les périphériques qui supportent optionnellement les deux méthodes de contrôle de flux devraient être configurés pour utiliser le contrôle de flux matériel. En particulier, un modem utilisé par LINUX doit présenter un contrôle de flux matériel activé.

Les deux autres aiguilles sont l'indicateur de boucle (RI = Ring Indicator) et l'indicateur de détection de porteuse (CD = Carrier Detect). Elles ne sont utilisées que par des modems pour indiquer un appel entrant et la détection d'un modem pair, respectivement.

L'attribution des aiguilles et le protocole (y compris certaines spécifications à caractère électrique qui ont été omises) constituent le protocole RS-232. Ce dernier est réalisé en utilisant une puce standard 16550 UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter). Le protocole RS-232 est assez vite perturbé par les bruits électriques ce qui limite la longueur sur laquelle une transmission peut être effectuée ainsi que la vitesse de transmission. Un câble d'un demi-mètre de long transporte 115.200 bps sans erreur. Un câble de 15 m n'est pas fiable à des vitesses de transmission supérieures à 19.200 bps. D'autres protocoles (comme RS-423 ou RS-422) autorisent de plus grandes distances et fonctionnent avec un rapport vitesse/distance plus avantageux.


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1-01-2006