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UNIVERSITE SIDI MOHAMED BEN ABDELLAH FACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES – FES C

UNIVERSITE SIDI MOHAMED BEN ABDELLAH FACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES – FES Communication série RS232 avec une FPGA Cyclone IV de ALTERA Réalisé par : - Mohammed Ayoub BOUKHRIS - Abdelmajid EL.BAHAOUI - Amal BOUAMOUTE Pr. M.RAZI Encadré par : SET 2013-2014 Filière d’Ingénieurs SYSTEMES ELECTRONIQUES ET TELECOMMUNICATIONS UNIVERSITE SIDI MOHAMED BEN ABDELLAH FACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES – FES 2013-2014 1 Cahier de charge : Le but de ce projet est la réalisation d’une communication entre un ordinateur et la carte cyclone IV d’ALTERA via le port de communication série « le RS232 ». Cette application vise à crée une partie hardware est une partie software qui vont être responsable de cette communication. Présentation du port de communication série « le RS232 » : I. Présentation générale Les communications entre les équipements sont définies par des normes, dans le cadre du CCITT (Comité Consultatif International des Téléphones et Télégraphes) ; voici les éléments d’une liaison entre équipements communicants : ETTD : Equipement Terminal de Traitement de Données (DTE: Data Terminal Equipment). C’est un équipement susceptible de transmettre des données (console, serveur, PC , …..). ETCD : Equipement Terminal de Circuit de Données (DCE : Data Communication Equipment). C’est un équipement situé à chaque extrémité du support de transmission ; il a pour rôle de convertir (ou adapter) le signal à transmettre en un signal compatible avec les possibilités de transport. La jonction : c’est l’interface physique entre le DTE et le DCE. Elle définit les caractéristiques de la connexion selon 3 types : physique, électrique et fonctionnelle.  La caractéristique physique définit l’aspect mécanique des connecteurs.  La caractéristique électrique concerne la transmission des bits et les niveaux de tension.  La caractéristique fonctionnelle définit le protocole d’échange entre le DTE et le DCE. UNIVERSITE SIDI MOHAMED BEN ABDELLAH FACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES – FES 2013-2014 2 II. Définition d’une liaison série : Une liaison série est une ligne où les bits d'information (1 ou 0) arrivent successivement (en série), soit à intervalles réguliers (transmission synchrone), soit à des intervalles aléatoires, en groupe (transmission asynchrone). Elle permet de faire dialoguer 2 équipements (et seulement 2) entre eux. III. Description RS232 : La connectique de cette liaison se présente fréquemment sous la forme du connecteur DE-9 ou DB-25, mais peut aussi être d'un autre type (RJ25). Seule la version DB-25 est vraiment standardisée, la DE-9 (très souvent appelée DB-9 dans le commerce) est une adaptation d'IBM lors de la création du PC. La transmission des éléments d'information (ou bit) s'effectue bit par bit, de manière séquentielle. Le standard RS232 prévoit des formats de transmission synchrone et asynchrone. La transmission asynchrone étant beaucoup plus démocratisée en raison de sa souplesse d'utilisation. Ce standard définit :  Le format des données transmises.  Le brochage des connecteurs.  Les niveaux de tension du support physique de transmission.  Le protocole d'échange des informations. IV. Protocole RS232 : Pour établir une communication effective via RS-232, il est nécessaire de définir le protocole utilisé : notamment, le débit de la transmission, le codage utilisé, le découpage en trame, etc. La norme RS-232 laisse ces points libres, mais en pratique on utilise souvent des UART qui découpent le flux en trames d'un caractère ainsi constituées :  1 bit de départ ;  7 à 8 bit de données ;  1 bit de parité optionnel ;  1 ou plusieurs bits d'arrêt. Le bit de départ à un niveau logique "0" tandis que le bit d'arrêt est de niveau logique "1". Le bit de donnée de poids faible est envoyé en premier suivi des autres. La spécification RS-232 prescrit des débits inférieurs à 20 000 bit/s. Cependant, les débits utilisés en pratique varient entre 75 bit/s et 115 200 bit/s. UNIVERSITE SIDI MOHAMED BEN ABDELLAH FACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES – FES 2013-2014 3 V. Le brochage pour une liaison RS232 les figures ci-dessous montrent les pins de brochage pour une liaison RS232. VI. Description rapide des signaux : UNIVERSITE SIDI MOHAMED BEN ABDELLAH FACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES – FES 2013-2014 4 VII. Format des trames RS232 La sérialisation d'une donnée à envoyer est réalisée par un circuit UART (ou contrôleur RS232). La transmission étant asynchrone, elle s'effectue sans signal d'horloge. Le récepteur peut recevoir sans erreur la donnée série à condition :  De détecter le début de la trame transmise  De connaître la fréquence de transmission de chaque bit  De connaître le format précis de la trame Ainsi, les UART d'émission et de réception doivent être configurés de manière identique et conformément aux options choisies concernant le format des trames RS232 et la vitesse de transmission. Une trame RS232 est constituée des bits suivants :  1 bit de START : C'est un '0' logique. Lorsque la ligne est au repos, elle est au niveau logique '1'. L'émission de ce bit permet au récepteur de détecter le début de la transmission d'une trame, et de se synchroniser avec l'émetteur.  La donnée de 1 à 8 bits suivant les UART. Il faut savoir que le poids faible de la donnée est transmis en premier.  1 bit de parité (optionnel) : Il permet la détection d'une éventuelle erreur de transmission due à un support défaillant, ou à une perturbation électromagnétique. Le calcul du bit de parité est réalisé par l'UART. On peut distinguer 2 type de parité :  La parité paire : Le nombre de '1' contenus dans l'ensemble donnée et parité doit être un nombre pair.  La parité impaire : Le nombre de '1' contenus dans l'ensemble donnée et parité doit être un nombre impair.  1 ou 1,5 ou 2 STOP bit : C'est un '1' logique transmis pendant une durée de 1 ou 1,5 ou 2 cycles de transmission. Il permet de maintenir la ligne au repos avant la transmission éventuelle d'une nouvelle trame. UNIVERSITE SIDI MOHAMED BEN ABDELLAH FACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES – FES 2013-2014 5 Hardware Le processeur Nios II est un soft processeur, définit avec un langage de description matérielle, qui peut-être implémenté sur les FPGA Altera en utilisant la suite logicielle Quartus II. Pour implémenter un système complet, il est nécessaire d’ajouter d’autres éléments au processeur, tel que des mémoires, des interfaces d’entrées/sorties, des temporisateurs (timers) et des interfaces de communications. Un système complet à base de Nios II peut être implémenté sur la carte DE2 comme le montre la figure ci-dessous. UNIVERSITE SIDI MOHAMED BEN ABDELLAH FACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES – FES 2013-2014 6 L’interface UART dans la carte DE-115 : Architecture matériel du projet : Dans la configuration du projet, on a utilisé : - CPU : Nios II - On-chip Memory de taille 200ko - JTAG-UART - UART (RS 232) UNIVERSITE SIDI MOHAMED BEN ABDELLAH FACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES – FES 2013-2014 7 Le schématique est comme suit : Entrées du système : - Signal d’horloge CLK_0 - Signal Reset - RXD Sorties du système : - LCD - TXD Le PIN Planner du projet : Après la synthétisation du projet, on passe à la partie développement software. UNIVERSITE SIDI MOHAMED BEN ABDELLAH FACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES – FES 2013-2014 8 SOFTWARE : Notre code C est comme suit, il repose sur l’envoi et la réception des données à l’UART, le SOPC Builder contient un noyau UART nomé « uart_0 » qui n’est pas nécessairement configuré comme stdout. L’explication du code est en commentaire. Conculsion : Notre code a bien été compilé et exécuté parfaitement, le fichier system.h a été aussi généré sans problème. Lorsqu’on a chargé le programme dans la FPGA, on a remarqué que les 2 LED témoins RXD et TXD se sont allumés pour une durée très brève (les deux LEDs sur la carte cyclone IV), ce qui veut dire que la transmission et réception à bien été faite, sauf qu’il reste un problème juste au niveau de l’affichage du résultat dans le LCD. uploads/Management/ rapport-projet-rs232.pdf