{"id":11293,"date":"2020-08-11T23:33:14","date_gmt":"2020-08-11T23:33:14","guid":{"rendered":"https:\/\/summitinterconnect.ca\/blog\/article\/protocoles-de-communication\/"},"modified":"2025-12-17T10:48:53","modified_gmt":"2025-12-17T10:48:53","slug":"protocols","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/summitinterconnect.ca\/fr\/blog\/article\/protocols\/","title":{"rendered":"Protocoles de communication"},"content":{"rendered":"<h2>Protocoles de communication<\/h2>\n<p>Les **donn\u00e9es s\u00e9rie** circulent dans un circuit, de la **source \u00e0 la destination**, sous forme de **tensions variables**.<br \/>\nL\u2019\u00e9metteur **initie le changement** sur la ligne de signal, et le r\u00e9cepteur **d\u00e9tecte la modification du potentiel**.<\/p>\n<p>Il existe **de nombreux protocoles** couramment utilis\u00e9s dans l\u2019industrie, notamment :<br \/>\n**ATA, SCSI, CAN, I\u00b2C, SPI, UART, RS232, RS485, USB, Ethernet, Microwire, 1-wire, etc.**<br \/>\nCependant, les **capteurs commerciaux utilisent principalement I\u00b2C et SPI**.<\/p>\n<h3>Communication synchrone<\/h3>\n<p>La communication **synchrone** n\u00e9cessite **au minimum deux lignes de signal** :<br \/>\n\u2013 Une ligne pour **les donn\u00e9es**<br \/>\n\u2013 Une ligne pour **le signal d\u2019horloge**  <\/p>\n<h3>Communication asynchrone<\/h3>\n<p>La communication **asynchrone** n\u00e9cessite **au moins une ligne de signal**.<br \/>\nCependant, l\u2019**\u00e9metteur et le r\u00e9cepteur doivent se mettre d\u2019accord** sur la **fr\u00e9quence d\u2019horloge** avant d\u2019\u00e9tablir la communication.<\/p>\n<h3>I\u00b2C<\/h3>\n<p>Le **RTC, le BNO055 et le BME280** communiquent avec **l\u2019ATMega328 via I\u00b2C**.<\/p>\n<p>Le protocole **Inter-Integrated Circuit (I\u00b2C)** utilise **deux lignes de donn\u00e9es** :<br \/>\n\u2013 **SCL (Serial Clock Line)** : transmet l\u2019information d\u2019horloge<br \/>\n\u2013 **SDA (Serial Data Line)** : transmet les donn\u00e9es  <\/p>\n<p>Le **ma\u00eetre** et l\u2019**esclave** peuvent **d\u00e9clencher la ligne de donn\u00e9es**, mais **seul le ma\u00eetre contr\u00f4le l\u2019horloge**.<br \/>\nCela permet une communication **semi-duplex** entre le ma\u00eetre et l\u2019esclave.<\/p>\n<h3>Avantages<\/h3>\n<p>L\u2019un des **grands avantages** du protocole **I\u00b2C** est qu\u2019il permet une communication **multi-ma\u00eetre, multi-esclave**.<br \/>\nPlusieurs **microcontr\u00f4leurs** peuvent \u00eatre connect\u00e9s au bus et lire les m\u00eames **donn\u00e9es de capteurs**, tant qu\u2019ils ne **contr\u00f4lent pas l\u2019horloge simultan\u00e9ment**.<br \/>\nCependant, **I\u00b2C est g\u00e9n\u00e9ralement utilis\u00e9** par un **seul microcontr\u00f4leur** pour communiquer avec plusieurs **p\u00e9riph\u00e9riques esclaves** (EEPROM, capteurs, \u00e9crans, etc.).<\/p>\n<h3>Inconv\u00e9nients<\/h3>\n<h4>Conflits d\u2019adresses<\/h4>\n<p>De nombreux **p\u00e9riph\u00e9riques I\u00b2C** utilisent des **adresses sur 7 bits**.<br \/>\nAvec seulement **128 adresses possibles (2\u2077 = 128, mais toutes ne sont pas utilis\u00e9es)**, il est possible que **deux appareils aient la m\u00eame adresse**.  <\/p>\n<p>Pour contourner ce probl\u00e8me, la plupart des fabricants ajoutent une **broche d\u2019adresse (ADDR)** ou une **broche multifonction (MP)**, permettant de **modifier l\u2019adresse** en changeant le **niveau logique** de la broche.<\/p>\n<h4>Capacitance<\/h4>\n<p>Un autre inconv\u00e9nient du bus I\u00b2C est que **la haute capacit\u00e9 parasite** r\u00e9duit la **vitesse de transmission**.<br \/>\nI\u00b2C est con\u00e7u pour une communication **relativement lente sur de courtes distances** (sur une m\u00eame carte).<br \/>\nBien qu\u2019il puisse parfois \u00eatre utilis\u00e9 pour **relier deux cartes par fils**, il n\u2019est **pas con\u00e7u pour cela**, surtout **\u00e0 haute vitesse**.<\/p>\n<h2>Consid\u00e9rations d\u2019ing\u00e9nierie pour I\u00b2C<\/h2>\n<p>Les **dispositifs ma\u00eetres I\u00b2C** **tirent directement** le signal logique \u00e0 la **masse** et permettent aux **r\u00e9sistances de tirage** de ramener le signal au potentiel **Vcc**.  <\/p>\n<p>\u2013 La **transition de l\u2019\u00e9tat haut \u00e0 l\u2019\u00e9tat bas** est **rapide** et ressemble \u00e0 un **signal carr\u00e9** sur un oscilloscope.<br \/>\n\u2013 La **transition de l\u2019\u00e9tat bas \u00e0 l\u2019\u00e9tat haut** est influenc\u00e9e par **la capacit\u00e9 parasite du bus** et le choix des **r\u00e9sistances de tirage**.<\/p>\n<p>Dans le bus **I\u00b2C**, la **constante de temps RC** de la **transition logique haute** **limite la vitesse du bus**.<br \/>\n\u2013 **La r\u00e9sistance** est fournie par les **r\u00e9sistances de tirage** et la **faible r\u00e9sistance des pistes**.<br \/>\n\u2013 **La capacit\u00e9 parasite** est **la somme** des **capacit\u00e9s des pistes**, des **broches des composants** et des **autres sources de capacitance**.  <\/p>\n<p>Selon la **sp\u00e9cification I\u00b2C**, la **capacitance maximale** autoris\u00e9e est :<br \/>\n\u2013 **400 pF** en mode **Standard (100 kHz)** et **Fast (400 kHz)**<br \/>\n\u2013 **500 pF** en mode **Fast Plus (1 MHz)**  <\/p>\n<p>**400 pF est une valeur relativement faible**.<br \/>\nPar exemple :<br \/>\n\u2013 Une **broche d\u2019entr\u00e9e\/sortie** a une capacitance d\u2019environ **2-10 pF**.<br \/>\n\u2013 Une **piste de 6 mils sur un PCB FR-4** ajoute environ **2 pF par pouce** de longueur.  <\/p>\n<h3>Logique binaire<\/h3>\n<p>La **logique binaire** a **deux \u00e9tats** : **haut** et **bas**.<br \/>\n\u2013 L\u2019\u00e9tat **haut** correspond \u00e0 une tension entre **70% et 100% de Vcc**.<br \/>\n\u2013 L\u2019\u00e9tat **bas** correspond \u00e0 une tension entre **0 et 30% de Vcc**.<br \/>\n\u2013 Entre **30% et 70% de Vcc**, l\u2019\u00e9tat logique est **ind\u00e9fini**.  <\/p>\n<p>(Ces seuils ne sont pas universels, mais constituent un bon point de d\u00e9part.)<\/p>\n<h3>SPI<\/h3>\n<p>L\u2019**ATMega328 communique avec l\u2019\u00e9cran via le bus SPI**.<\/p>\n<p>Le **Serial Peripheral Interface (SPI)** est un protocole de **transfert de donn\u00e9es synchrone bidirectionnel**.<br \/>\nCe protocole n\u00e9cessite **au moins trois lignes de donn\u00e9es** :<br \/>\n\u2013 **MISO (Master In Slave Out)**<br \/>\n\u2013 **MOSI (Master Out Slave In)**<br \/>\n\u2013 **CLK (Clock)**  <\/p>\n<p>Une ligne suppl\u00e9mentaire appel\u00e9e **Slave Select Not (SS\u0305)** est utilis\u00e9e pour **activer\/d\u00e9sactiver la transmission** sur un ou plusieurs circuits int\u00e9gr\u00e9s.<br \/>\nLe **trait sup\u00e9rieur (SS\u0305)** indique que **l\u2019entr\u00e9e num\u00e9rique est invers\u00e9e** :<br \/>\n\u2013 L\u2019esclave est **activ\u00e9** lorsque le **signal est bas**.<br \/>\n\u2013 Dans de nombreux cas, cette entr\u00e9e peut \u00eatre **connect\u00e9e \u00e0 la masse** pour **activer le bus en permanence**.<\/p><figure class=\"img-caption\"><img decoding=\"async\" loading=\"lazy\" class=\"img-caption__img\" src=\"https:\/\/summitinterconnect.com\/wp-content\/uploads\/2022\/02\/Hughes_TechnicalArticles_SPI81.jpg\" alt=\"\"><figcaption class=\"img-caption__caption\">Cette image montre la configuration Daisy-Chain o\u00f9 les donn\u00e9es sont transmises d&#039;un microcontr\u00f4leur \u00e0 l&#039;autre. Une option de s\u00e9lection de plusieurs esclaves est \u00e9galement disponible. Image reproduite avec l&#039;aimable autorisation de AllAboutCircuits.com  <\/figcaption><\/figure><p>Les donn\u00e9es stock\u00e9es dans un registre \u00e0 d\u00e9calage lin\u00e9aire sont d\u00e9plac\u00e9es bit par bit \u00e0 chaque cycle d'horloge. SPI est un protocole full-duplex\u00a0: l'\u00e9metteur et le r\u00e9cepteur peuvent transf\u00e9rer des donn\u00e9es simultan\u00e9ment. <\/p><p><img decoding=\"async\" class=\"alignnone size-full wp-image-8952\" src=\"https:\/\/summitinterconnect.ca\/wp-content\/uploads\/2020\/08\/Communication-Protocols.png\" alt=\"\" width=\"300\" height=\"41\"><\/p><figure class=\"img-caption\"><img decoding=\"async\" loading=\"lazy\" class=\"img-caption__img\" src=\"https:\/\/summitinterconnect.com\/wp-content\/uploads\/2022\/02\/Hughes_TechnicalArticles_SPI51.gif\" alt=\"\"><figcaption class=\"img-caption__caption\">Transaction SPI avec l&#039;aimable autorisation de AllAboutCircuits.com<\/figcaption><\/figure><p>La sp\u00e9cification du bus s\u00e9rie universel (USB) s'appuie sur la signalisation par paires diff\u00e9rentielles pour transf\u00e9rer des donn\u00e9es \u00e0 haut d\u00e9bit. Une paire diff\u00e9rentielle est constitu\u00e9e de deux lignes de signaux num\u00e9riques de m\u00eame amplitude mais de polarit\u00e9 oppos\u00e9e. <\/p>\n<h3>R\u00e8gles de conception<\/h3>\n<p>Pour qu'une paire diff\u00e9rentielle fonctionne comme pr\u00e9vu, les traces individuelles doivent avoir une largeur constante et un espacement constant par rapport aux autres conducteurs, et les deux traces doivent rester aussi identiques que possible, en suivant un chemin identique et en ayant la m\u00eame longueur. L'id\u00e9e g\u00e9n\u00e9rale est qu'une transition Low\u2192Haut doit se propager le long du fil parall\u00e8lement et en m\u00eame temps qu'une transition High\u2192Low. Les champs \u00e9lectriques sont \u00e9troitement confin\u00e9s entre les deux traces si les deux signaux parcourent la m\u00eame distance sur le m\u00eame di\u00e9lectrique.  <\/p>\n<p>Si les pistes\/fils ne sont pas de m\u00eame longueur, ou si l'imp\u00e9dance du milieu environnant varie, la sym\u00e9trie entre les deux fils est perdue, et une transition est en avance ou en retard sur l'autre. Lorsque les deux fils ont la m\u00eame polarit\u00e9, les champs \u00e9lectriques se repoussent et peuvent se propager plus loin. <\/p>\n<p>Les interf\u00e9rences \u00e9lectromagn\u00e9tiques sont le r\u00e9sultat de champs \u00e9lectromagn\u00e9tiques \u00e0 \u00e9volution rapide. Si les lignes de champ de la premi\u00e8re animation changent pour ressembler \u00e0 celles de la deuxi\u00e8me animation, ou inversement, la perturbation du champ \u00e9lectromagn\u00e9tique se propagera de vos traces vers d'autres zones de votre circuit ou dans un environnement plus large. Le routage par paires diff\u00e9rentielles a donc pour but de garantir que les deux fils restent aussi sym\u00e9triques que possible sur une distance aussi \u00e9gale et aussi courte que possible.  <\/p>\n<h3>UART<\/h3>\n<p>Le protocole de r\u00e9ception et de transmission asynchrones universels permet une communication en duplex int\u00e9gral entre deux n\u0153uds. La seule condition est que les deux n\u0153uds conviennent d'un d\u00e9bit de transmission commun (d\u00e9bit en BAUDs). <\/p>\n<p>Contrairement aux autres protocoles de communication utilis\u00e9s dans notre conception, UART n\u00e9cessite une connexion crois\u00e9e. Transmettre\u2192Recevoir et Recevoir\u2192Transmettre. <\/p><figure class=\"img-caption\"><img decoding=\"async\" loading=\"lazy\" class=\"img-caption__img\" src=\"https:\/\/summitinterconnect.com\/wp-content\/uploads\/2022\/02\/Introduction-to-UART-Basic-Connection-Diagram-700x343-1.png\" alt=\"\"><figcaption class=\"img-caption__caption\">La connexion Uart de CircuitBasics.com montre une connexion crois\u00e9e entre les deux circuits int\u00e9gr\u00e9s.<\/figcaption><\/figure><p>\u00c9tant donn\u00e9 qu'il pr\u00e9sente un taux de transmission relativement lent, les lignes de donn\u00e9es UART peuvent parcourir toute la longueur d'un panneau PCB entier et hors carte via plusieurs m\u00e8tres de c\u00e2blage sans trop de probl\u00e8mes.<\/p>\n<p>Les n\u0153uds de communication asynchrone tol\u00e8rent g\u00e9n\u00e9ralement une l\u00e9g\u00e8re diff\u00e9rence de synchronisation. Cependant, si les d\u00e9bits de transmission sont trop diff\u00e9rents des d\u00e9bits de r\u00e9ception, les informations finissent par \u00eatre brouill\u00e9es. Si vous voyez des caract\u00e8res al\u00e9atoires ou aucun caract\u00e8re sur un \u00e9cran de d\u00e9bogage s\u00e9rie, le probl\u00e8me est g\u00e9n\u00e9ralement d\u00fb \u00e0 une diff\u00e9rence de synchronisation.  <\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Protocoles de communication Les **donn\u00e9es s\u00e9rie** circulent dans un circuit, de la **source \u00e0 la destination**, sous forme de **tensions variables**. L\u2019\u00e9metteur **initie le changement** sur la ligne de signal, et le r\u00e9cepteur **d\u00e9tecte la modification du potentiel**. 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