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Procédé pour la transmission d'informations sur un support électrique La présente invention concerne un procédé pour la transmission d'informations sur un support électrique. Elle s'adresse plus particulièrement à la transmission d'informations de type digital circulant en série temporelle sur le support. Il est connu depuis longtemps de transmettre des informations en série temporelle sur des supports électriques selon des procédés variés. On connaît par exemple des procédés et dispositifs de transmission d'informations entre instruments de musique selon la norme d'interfaçage MIDI (Musical Instrument Digital Interface).
Souvent, selon le codage des informations propre au procédé de transmission envisagé, il n'est pas rare que l'on soit limité dans le nombre de messages codés différents que le procédé de transmission est capable de faire circuler sur le support. Dans le cas de la norme MIDI, par exemple, on bute très rapidement sur la limitation impérative à 16 adresses (également appelées canaux) d'instruments différents que le système est capable de prendre en compte L'invention vise à remédier aux inconvénients des procédés connus en fournissant un procédé qui permette d'augmenter le nombre de messages différents que le système est capable de véhiculer tout en maintenant la compatibilité avec les systèmes existants.
A cet effet, l'invention concerne un procédé pour transmettre une plus grande quantité d'informations entre au moins deux dispositifs selon lequel on fait circuler des éléments d'information qui se succèdent en série temporelle sur un support électrique, ces éléments d'information étant constitués d'un paquet de transitions binaires formant des messages qui comprennent une ou plusieurs données et/ou adresses des dispositifs auquels sont destinées ces données, ledit procédé n'augmentant pas le nombre de , \ transitions circulant sur le support et permettant néanmoins d'augmenter le nombre de messages différents que le système est capable de véhiculer.
Selon l'invention, on utilise l'état de repos des transitions binaires pour éventuellement générer des transitions
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symétriques de l'état actif des transitions binaires par rapport à leur état de repos de manière à enrichir le contenu du message en remplaçant la logique à deux états d'au moins une transition binaire susceptible de pouvoir prendre l'état de repos par une logique à trois états.
Par informations, on entend ici désigner tout renseignement dont le contenu sémantique peut être codé.
Selon l'invention, les dispositifs constituent des émetteurs d'information, des récepteurs d'information ou des émetteurs et des récepteurs combinés d'information.
Selon l'invention, les éléments d'information se succèdent en série temporelle sur le support électrique. Par succession en série temporelle, on entend désigner une transmission de chaque élément d'information dans une suite temporelle les uns après les autres, chaque élément occupant à lui seul la totalité de la capacité informationnelle du support. Par support électrique, on entend désigner tout moyen capable de véhiculer un signal électrique d'un point à un autre. Ces supports seront généralement constitués d'un ou plusieurs conducteurs électriques se présentant sous la forme d'un ou plusieurs fils isolés les uns par rapport aux autres et rassemblés dans un câble muni à ses extrémités de connecteurs. Le codage de l'information sur le support électrique peut se réaliser de toute manière connue.
Il peut, par exemple, se réaliser en tension, en courant, en fréquence, en phase ou en tout autre moyen compatible avec le support.
Selon l'invention, les éléments d'information sont constitués d'un ensemble de transitions binaires et ternaires qui se succèdent dans le temps. Lorsque le codage de l'information est réalisé en tension, une transition binaire est matérialisée par un saut brutal de la tension de repos à la tension de travail (état actif) ou encore de la tension de travail à la tension de repos. Il en va de même lorsque le codage est réalisé d'une autre manière. Les ensembles de tranons binaires et ternaires, encore appelés paquets de transitions binaires et ternaires, forment des messages à l'intention des dispositifs connectés sur le support électrique. Chaque message contient une ou
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plusieurs donnée (s) destinée (s) à un ou plusieurs dispositifs).
Le message peut aussi contenir des transitions binaires et ternaires réservées aux adresses de chacun des dispositifs. Ces adresses ont pour fonction d'identifier un dispositif particulier et de permettre la personnalisation de certains messages à l'intention de ce dispositif particulier.
Selon l'invention, on génère une ou plusieurs transitions symétriques de l'état actif des transitions binaires par rapport à leur état de repos. Par transition symétrique il faut entendre une transition symétrique de la transition normale par rapport à l'état neutre. Pour un codage en courant, par exemple, la transition binaire normale sera constituée par l'enclenchement (ou la cessation) d'un courant électrique tandis que la transition symétrique sera constituée par l'enclenchement (ou la cessation) d'un courant circulant dans le sens opposé sur le même conducteur électrique. De même, pour un codage en tension, la transition binaire normale pourra être constituée d'un échelon positif de tension électrique et la transition symétrique sera constituée d'un échelon de valeur négative par rapport au même niveau de tension nulle.
Le nombre de messages différents supplémentaires que permet la génération de n transitions binaires symétriques dans un système où les messages comportent m transitions binaires en série est donné par la relation suivante :
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où n et m sont des nombres entiers tels que n est inférieur ou égal à m.
La logique à trois états qui remplace, conformément à l'invention, la logique à deux états (symbolisés par 0 et 1), est une logique dans laquelle chaque élément d'information ne peut prendre qu'une valeur sélectionnée parmi une quelconque des
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0 et 1. trois valeurs différentes symbolisées PaL 0 et 1.
'" ? its Une variante préférée au procédé selon l'invention consiste à détecter la présence des dispositifs adressés. Cette détection peut se faire par tous moyens adaptés
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au mode de codage de l'information réalisé. Si, par exemple, le codage est réalisé en courant, on peut détecter la chute de tension provoquée par ce courant dans les résistances placées en série dans le circuit support. Cette chute de tension peut servir, par exemple, à générer un signal logique d'acquiescement destiné au dispositif émetteur.
Il est particulièrement avantageux, selon l'invention, d'adapter la fréquence de circulation des messages à la fréquence maximum qui soit admissible par tous les dispositifs présents dans le système. On peut, par exemple, après l'émission par l'émetteur d'un message de demande de passage à une fréquence supérieure, message lui-même envoyé à une certaine fréquence de base, attendre les signaux d'acquiescement des récepteurs, puis passer à cette fréquence supérieure et ainsi de suite jusqu'à ce qu'on ne reçoive plus la totalité des signaux d'acquiescement. Il suffit ensuite de rester à la fréquence atteinte pour la suite des communications.
Un mode de codage avantageux des informations binaires circulant sur le support est un codage en courant. Selon ce mode de codage, les deux niveaux binaires sont matérialisés par la présence ou l'absence de courant. Il est indifférent que le niveau binaire 1 soit matérialisé par l'absence ou par la présence de courant. En pratique, une réalisation ayant donné de bons résultats est celle où le niveau binaire 1 est matérialisé par l'absence de courant et le niveau binaire 0, par sa présence.
L'invention concerne aussi l'utilisation du procédé pour la communication d'informations relatives au fonctionnement d'appareils musicaux selon la norme de communication MIDI. Selon cette utilisation, on utilise un codage en courant de 5 mA pour le niveau binaire 0 et on interrompt ce courant pour le niveau logique 1. La fréquence de base d'un tel système de communication MIDI est de 31,25 kbaud selon un protocole asynchrone, chaque message comportant une transition binaire ("bit") de
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début de message (bit de"start"à l'état actif, c'est-à-dire l'état 0), 8 bits de données et ! f" un bit de fin de message (bit de"stop"à l'état de repos, c'est-à-dire l'état 1).
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Selon la norme MIDI, les connecteurs placés aux extrémités des câbles du support de l'information sont des connecteurs normalisés DIN à 5 broches (180 degrés). Les broches numérotées 4 et 5 sont utilisées pour la connection de la boucle de courant véhiculant l'information, la broche 2 n'est pas connectée (cas d'une borne "MIDI In") ou est connectée au blindage du câble (cas des bornes"MIDI Out"ou "MIDI Thru"). Les broches 1 et 3 ne sont pas connectées.
Selon une variante au procédé conforme à l'invention, on peut aussi générer des transitions binaires et/ou ternaires supplémentaires sur un deuxième support. Le deuxième support est un support électrique parallèle au premier support. Le codage de l'information sur ce deuxième support peut être réalisé d'une manière différente de celle utilisée sur le premier support. On peut, par exemple, coder l'information sur le premier support en courant et sur le deuxième support en tension. On préfère cependant, dans la majorité des cas, réaliser le codage de l'information de la même manière sur les deux supports.
Selon un mode de réalisation préféré de cette variante de l'invention, on connecte une deuxième boucle de courant aux broches 1 et 3 inutilisées du même connecteur DIN 5 broches de façon à réaliser un deuxième support de l'information.
L'invention concerne aussi un système de communication d'informations conforme au procédé selon l'invention et à son utilisation pour la communication d'informations relatives au fonctionnement d'appareils musicaux selon la norme MIDI.
L'invention concerne aussi un système de communication d'informations, selon lequel le dispositif émetteur maintient un courant inverse sur le support et que le dispositif récepteur module ce courant inverse afin de renvoyer des informations au dispositif émetteur et implémenter ainsi un sytème bidirectionnel de communication alternée (système"half-duplex")
La figure 1 représente un dispositif selon l'état de la technique. Les informations circulant sur le support entrent dans le dispositif par les broches 4 et 5 du
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connecteur normalisé DIN 2 marqué IN relié à un coupleur optique 6 via les connections 4 et 5.
Le flux de transitions binaires en série sortant du coupleur optique 6 est ensuite envoyé dans un convertisseur série-parallèle 8 qui désérialise l'information pour élaborer les mots de données. Ceux-ci sont envoyés via la connection 9 dans l'unité de traitement 10. Les informations générées par l'unité de traitement 10 sont envoyées via la connection 11 pour être sérialisées dans le convertisseur parallèle-série 12, lequel est relié à la broche 5 du connecteur DIN 14 marqué OUT via la connection 13.
Le connecteur DIN 3 marqué THRU a sa broche 5 connectée au signal sortant du coupleur optique 6 via la connection 15.
La figure 2 montre deux dispositifs selon l'état de la technique connectés par une liaison conforme à la norme MIDI. Le premier dispositif comprend une unité de traitement 10, un convertisseur série-parallèle 8 et un coupleur optique 6 raccordé au connecteur DIN 2 (IN). Un câble électrique 16 relie les bornes 2, 4 et 5 de ce connecteur aux bornes 2, 4 et 5 du connecteur DIN 14 (OUT) du deuxième dispositif A l'intérieur de celui-ci, le connecteur OUT 14 est relié à un convertisseur parallèle-série 17, lui-même connecté à l'unité de traitement 18.
Le système de communication selon l'invention est par ailleurs explicité plus en détail dans la description qui suit illustrée par la figure 3 schématisant ledit système.
La figure 3 donne un mode de réalisation pratique de la technique de la génération de transitions ternaires. L'unité de traitement 18 réalise elle-même la conversion parallèle-série des informations sans nécessiter l'utilisation d'un convertisseur parallèle-série séparé. L'information sérialisée est émise sur la sortie A de l'unité de traitement 18 et entre dans l'amplificateur de ligne 24 dont la sortie est reliée par la résistance 26 à l'alimentation électrique et, via la résistance 25, à la borne 5 du connecteur DIN 14 marqué OUT. Une deuxième sortie B de la même unité de traitement 18 est reliée à la borne 4 du connecteur 14 via l'amplificateur de ligne 27 et
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la résistance 28, la sortie de l'amplificateur étant aussi reliée à l'alimentation électrique via la résistance 29.
Du côté du dispositif récepteur, deux coupleurs optiques 6 et 21 sont raccordés aux bornes 4 et 5 du connecteur 2 marqué IN via les résistances 20 et 22.
Les sorties de ces deux coupleurs optiques attaquent directement l'unité de traitement 10 aux entrées marquées C et D.
L'unité de traitement 18 est programmée de façon à ce que, à tout instant, le signal sur sa sortie B ne soit émis que pendant que la sortie A est à l'état de repos. De même, lorsque la sortie A émet un signal, la sortie B est programmée pour rester à l'état de repos.
La figure 4 donne un diagramme temporel qui illustre l'envoi par le dispositif émetteur de la figure 3 du message constitué d'un bit de"start", suivi d'un bit normal, d'un bit symétrique, d'un bit normal, d'un deuxième bit symétrique et de quatre bits normaux et d'un bit de"stop". On y trouve d'abord l'état des sorties A et B de l'unité de traitement du dispositif émetteur ainsi que l'état des entrées C et D de l'unité de traitement du dispositif récepteur. A la ligne inférieure, on peut suivre l'évolution temporelle du courant circulant dans le câble qui raccorde les deux dispositifs.
Chaque dispositif peut, si nécessaire, être capable de fonctionner à la fois comme un dispositif émetteur et comme un dispositif récepteur. Le cas échéant, il contiendra les circuits d'interface d'un dispositif émetteur et aussi les circuits d'interface d'un dispositif récepteur qui ont été décrits séparément ci-dessus.
La figure 5 représente un dispositif conforme à l'invention semblable à celui de l'art antérieur schématisé à la figure 1, sauf qu'il possède en plus un deuxième coupleur optique 30 et deux convertisseurs série-parallèle 31 et parallèle-série 32 destinés à accueillir le deuxième support. Ce deuxième support se raccorde sur les broches 1 et 3 des connecteurs DIN 2 (IN), 14 (OUT) et 3 (THRU).
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L'exemple qui suit a pour but d'expliciter l'invention de manière concrète sans pour autant en limiter sa portée.
On a réalisé un système de communication d'informations conforme à la norme MIDI calqué sur le schéma de principe donné à la figure 3 dans lequel les composants utilisés avaient les caractéristiques suivantes : - unités de traitement 10 et 18 : microcontrôleurs SGS Z86E21 - coupleurs optiques 6 et 21 : Hewlett-Packard 6N136 - amplificateurs de ligne 24 et 27 : Texas Instruments SN74ALS541 (2/8) - connecteurs 2 et 14 : femelles DIN 5 broches 180 - résistances 19,23, 26 et 29 : 2, 2 kOhm - résistances 20, 22,25 et 28 : 220 Ohm.