Les entrées/sorties sur PC :

Généralités

Les données échangées entre un périphérique et le processeur transitent par l’interface (ou contrôleur) associé à ce périphérique. L’interface possède de la mémoire tampon pour stocker les données échangées (suivant le type d’interface, cette mémoire tampon fait de 1 seul octet à quelques méga-octets).

L’interface stocke aussi des informations pour gérer la communication avec le périphérique : – des informations de commande, pour définir le mode de fonctionnement de l’interface : sens de transfert (entrée ou sortie), mode de transfert des données (par scrutation ou interruption), etc. Ces informations de commandes sont communiquées à l’interface lors de la phase d’initialisation de celle-ci, avant le début du transfert.

– des informations d’état, qui mémorisent la manière dont le transfert s’est effectué (erreur de transmission, réception d’informations, etc). Ces informations sont destinées au processeur. On accède aux données de chaque interface par le bias d’un espace d’adresses d’entrées/ sorties, auquel on accède par les instructions IN et OUT du 80x86.

IN AL, adresse E/S lit l’octet d’adresse spécifiée dans l’espace d’entrées/sorties et le transfère dans le registre AL.

OUT adresse E/S, AL écrit le contenu de AL à l’adresse spécifiée de l’espace d’entrées/ sorties. Lors de l’exécution des instructions IN et OUT, le processeur met à 1 sa borne IO/M et présente l’adresse E/S sur le bus d’adresse. Le signal IO/M indique aux circuits de décodage d’adresses qu’il ne s’agit pas d’une adresse en mémoire principale, mais de l’adresse d’une interface d’entrées/sorties.

6.1 Modes de transfert:

Le transfert des données entre le processeur et l’interface peut s’effectuer de différentes manières.

On distingue les transferts sans condition et les transferts avec condition au périphérique. Les transferts sans condition sont les plus simples ; ils concernent les périphériques très simples (interrupteurs, voyants lumineux, ...) qui n’ont pas de registre d’état et sont toujours prêts.

Les transferts avec condition sont plus complexes : avant d’envoyer ou de recevoir des informations, le processeur doit connaitre l’état du périphérique (par exemple, en réception sur une liaison réseau, on doit savoir si un octet est arrivé avant de demander la lecture de cet octet).

6.2 L’interface d’entrées/sorties séries asynchrones :

L’interface entrées/sorties séries équippe tous les PC et permet l’échange d’informations à faible débit avec un périphérique comme un modem, ou avec un autre PC,

sur des distances inférieures à quelques dizaines de mètres.

• Pourquoi une transmission série ?

Sur des distances supérieures à quelques mètres, il est difficile de mettre en oeuvre unetransmission en parallèle : coût du cablage, mais surtout interférences électromagnétiques entre les fils provoquant des erreurs importantes. On utilise alors une liaison série, avecun seul fil portant l’information dans chaque sens.

Sur des distance supérieures à quelques dizaines de mètres, on utilisera des modems aux extrémités de la liaison et on passera par un support de transmission public (réseau téléphonique ou lignes spécialisées) (voir figure)

Différents types de transmissions pour relier simplement deux PC.

• Principe de la transmission série asynchrone

En l’abscence de transmission, le niveau de la liaison est 1 (niveau de repos).

Les bits sont transmis les un après les autres, en commençant par le bit de poids faible b0. Le premier bit est précédé d’un bit start (niveau 0). Après le dernier bit, on peut transmettre un bit de parité (voir cours de réseaux), puis un ou deux bits stop (niveau 1).

Chaque bit a une durée de D, qui fixe le débit transmission. Le nombre de changements de niveaux par seconde est appelé rapidité de modulation (RM), et s’exprime en Bauds (du nom de Baudot, l’inventeur du code TELEX).

On a

Le récepteur détecte l’arrivée d’un octet par le changement de niveau correspondant au bit start. Il échantillonne ensuite chaque intervalle de temps D au rythme de son horloge.

Comme les débits binaires de transmission série de ce type sont faibles (< 19600 bits/s) et que les horloges de l’émetteur et du récepteurs sont suffisamment stables (horloges à quartz), il n’est pas nécessaire de les synchroniser. C’est la raison pour laquelle ce type de transmission série est qualifié d’asynchrone.

• L’interface d’E/S séries 8250

Le composant électronique chargé de la gestion des transmissions séries asynchrones dans les PC est appelé UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter).

Nous décrivons dans ce cours le circuit Intel 8250.

Bornes de l’interface

Bornes du circuit UART 8250.

Les bornes de l’interface UART 8250 sont présentées sur la figure Seules les bornes essentielles à la compréhension du fonctionnement de l’interface sont représentées.

• Normes RS-232 et V24

Ces normes spécifient les caractéristiques mécaniques (les connecteurs), fonctionnelles (nature des signaux) et électriques (niveaux des signaux) d’une liaison série asynchrone avec un longueur maximale de 15m et une rapidité de modulation maximum de 20kbauds.

L’EIA (Electrical Industry Association) a été à l’origine aux USA de la norme RS- 232, dont la dernière version est RS-232C. Le CCITT (Comité Consultatif International pour la Téléphonie et la Télégraphie) a repris cette norme qu’il a baptisé V24.

Deux autres normes permettent des débits plus élevés et des distances plus importantes : RS-423 (666m, 300kbauds), et RS-422 (1333m, 10Mbauds).

La norme V24 utilise le connecteur DB25, de forme trapézoïdale à 25 broches, représenté Figure

Connecteur DB25, avec les bornes correspondantes du circuit UART 8250.

• Câble NULL-MODEM

On peut connecter deux PC par leur interface série. Si la distance est courte (< quelques dizaines de mètres), il n’est pas nécessaire d’utiliser un modem. On utilise alors un cable Null-

Modem, qui croise certains signaux comme le montre la première figure.

Lorsque les signaux de dialogues ne sont pas nécessaires, il suffit de croiser les signaux SIN et SOUT, ce qui donne le câble Null Modem simplifié (3 fils) représenté sur la deuxième figure.

Cable Null Modem complet.

Cable Null Modem complet.