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PC et compatibles

SM1-01

Le port série des PC et compatibles

Le port série permet un grand nombre d'applications avec une faible contrainte d'encombrement au point de vue fils de connexions. Ce petit texte de description est tiré du livre Montages Avancés Pour PC. Vous pouvez le copier à condition de le garder intact. Afin d'améliorer ce document, toutes les suggestions sont bienvenues.

Introduction

La prise série est généralement utilisée en conjonction avec une souris ou un modem. Ce port a l'avantage d'être compact et de ne posséder que quelques signaux utiles. Plus difficile à mettre en oeuvre que le port parallèle, la prise série se révèle cependant plus puissante et plus universelle.

Géométrie

À l'origine, tous les compatibles PC possèdent 2 ports série : COM1 et COM2. L'un d'entre-eux se présente sous la forme d'une prise DB9 mâle et le deuxième, sous la forme d'une DB25 mâle.

DB9 mâle (vue de devant)

DB25 mâle (vue de devant)

Description et attribution des signaux

DCD (Data Carrier Detect) : cette ligne est une entrée active haute. Elle signale à l'ordinateur qu'une liaison a été établie avec un correspondant.
RX (Receive Data) : cette ligne est une entrée. C'est ici que transitent les informations du correspondant vers l'ordinateur.
TX (Transmit Data) : cette ligne est une sortie. Les données de l'ordinateur vers le correspondant sont vehiculées par son intermédiaire.
Dtr (Data Terminal Ready) : cette ligne est une sortie active haute. Elle permet à l'ordinateur de signaler au correspondant que le port série a été libéré et qu'il peut être utilisé s'il le souhaite.
GND (GrouND) : c'est la masse.
DSR (Data Set Ready) : cette ligne est une entrée active haute. Elle permet au correspondant de signaler qu'une donnée est prête.
RTS (Request To Send) : cette ligne est une sortie active haute. Elle indique au correspondant que l'ordinateur veut lui transmettre des données.
CTS (Clear To Send) : cette ligne est une entrée active haute. Elle indique à l'ordinateur que le correspondant est prêt à recevoir des données.
RI (Ring Indicator) : cette ligne est une entrée active haute. Elle permet à l'ordinateur de savoir qu'un correspondant veut initier une communication avec lui.
D'un point de vue électronique, les signaux TX et RX en sortie des prises répondent aux normes RS232, c'est à dire : 1 logique compris entre -3 et -25 V, 0 logique compris entre +3 et +25 V

Programmation

La programmation du port série passe par la description de son fonctionnement et par une petite explication des protocoles de transmission. Les PC possèdent en général deux ports série : COM1, généralement réservé à l'indispensable souris, et COM2 utilisé parfois en conjonction avec un modem externe.

Le fonctionnement d'une liaison série

La communication série nécessite trois fils au minimum : une masse pour référencer les signaux, un fil émetteur et un fil récepteur. Notre liaison série est en effet full-duplex, c'est à dire que l'on peut émettre et recevoir en même temps (comme le téléphone par exemple).
La différence principale entre le port parallèle et le port série est que les informations ne sont pas transmises simultanément sur des fils séparés (D0 à D7) mais les unes après les autres sur un même fil. Cela amène une économie de câble (un fil au lieu de 8) mais un montage décodeur devient nécessaire pour retransformer les données sérialisées.
La figure ci-dessous montre comment l'octet 10110101 est transformé pour être transmis sur un seul fil. Vous voyez qu'en plus de l'information utile (10110101) se greffent d'autres bits comme le bit de start. Ces bits sont utiles pour la synchronisation de l'émetteur et du récepteur.
En effet, la liaison série est totalement asynchrone. Aucune horloge n'est transmise. Il faut donc se mettre d'accord sur la vitesse de transfert des bits et rajouter des bits de synchronisation.
Voici un petit résumé des différents paramètres rentrant en jeu lors d'une communication série :
Longueur de mot : sur le PC, le BIOS ne permet une longueur de mot que de 7 ou 8 bits.
Parité : le mot transmis peut être suivi d'un bit de parité qui ser à détecter les erreurs éventuelles de transmission. Il existe deux parités : la parité paire et la parité impaire. Dans le cas de la parité paire, et pour le mot 10110101 contenant 5 états à 1, le bit de parité sera 1 amenant ainsi le nombre total de 1 à un nombre pair (6). Dans le cas de la parité impaire, le bit de parité aurait été 0 car le nombre total de 1 est déjà impair. L'intérêt de ce rajout est le suivant : si jamais lors de la transmission un état 1 est transformé en état 0 (perturbation du canal par des parasites par exemple) le nombre total de 1 change et donc le bit de parité recalculé par le récepteur ne correspond plus à celui reçu. L'erreur est donc détectée. Evidemment, si deux états à 1 passent à 0, l'erreur ne sera pas détectée mais la probabilité pour que cela arrive est très faible.
Bit de start : lorsque rien ne circule sur la ligne, celle-ci est à l'état haut. Pour indiquer qu'un mot va être transmis, la ligne passe à bas avant de commencer le transfert. Cette précaution permet de resynchroniser le récepteur.
Bits de stop : ces bits signalent la fin de la transmission. Selon le protocole utilisé, il peut y avoir 1, 1.5, ou 2 bits de stop (ces bits sont toujours à 1).
Vitesse de transmission : la plupart des cartes série permettent de choisir une vitesse entre 300 et 9 600 bauds (par exemple à 300 bauds, un bit est transmis tout les un trois-centième de seconde). Les cartes récentes proposent des vitesses jusqu'à 115 200 bauds. Ces vitesses ne vous paraissent peut-être pas énormes mais il faut garder à l'esprit que la liaison série est avant tout pensée pour les liaisons téléphoniques par modems, dont la bande passante est très limitée.

Les protocoles de transmission

On ne peut réussir une transmission qu'à partir du moment où l'émetteur et le récepteur se sont entendu sur la vitesse, le nombre de bit de stop, la longueur du mot et la parité. A ce niveau là, savoir à quel voltage correspond un état haut n'a aucune importance.
D'une manière générale, la parité est toujours présente car elle permet de détecter la plus grande partie des erreurs de transmission.
Exemple de protocole : la figure ci-dessous montre la transmission du caractère « A » (01000001 en binaire) avec un protocole prévoyant 8 bits de données, un bit de stop et un contrôle de parité pair. La logique est supposée positive (à un état haut correspond un voltage positif) et la vitesse à été fixée à 1 200 bauds<><>.

Programmation du port série

L'accès aux registres contrôlant les ports série se fait par l'intermédiaire de l'interruption DOS 14h. A cette IT correspond 4 fonctions permettant de configurer et de contrôler l'interface série, dont voici les descriptions complètes.

Fonction 0x00 : Initialisation de l'interface série
Permet de fixer le protocole de transmission.

Entrée : AH = 0x00
DX = Numéro de l'interface série
	0x00 = COM1
	0x01 = COM2
AL = Paramètres de configuration
	Bits 0-1 : longueur du mot
		10 = 7 bits
		11 = 8 bits
	Bit 2 : nombre de bits de stop
		0 = 1 bit de stop
		1 = 2 bits de stop
	Bit 3-4 : contrôle de parité
		00 = aucun
		01 = impair
		11 = pair
	Bit 5-7 : vitesse de transmission
		000 = 110 bauds
		001 = 150 bauds
		010 = 300 bauds
		011 = 600 bauds
		100 = 1 200 bauds
		101 = 2 400 bauds
		110 = 4 800 bauds
		111 = 9 600 bauds
Sortie : AH = Etat de l'interface série
	Bit 0 : données prêtes
	Bit 1 : données effacées
	Bit 2 : erreur de parité
	Bit 3 : violation de protocole
	Bit 4 : interruption détectée
	Bit 5 : transmission Hold Register vide
	Bit 6 : transmisison Shift Register vide
	Bit 7 : time out (le périphérique ne répond pas)
AL = Etat du modem
	Bit 0 : (delta) modem prêt à émettre
	Bit 1 : (delta) modem activé
	Bit 2 : (delta) sonnerie
	Bit 3 : (delta) liaison établie
	Bit 4 : modem prêt à émettre
	Bit 5 : modem activé
	Bit 6 : sonnerie
	Bit 7 : liaison établie
(les bits delta montrent une modification par rapport au dernier appel de la fonction)

Fonction 0x01 : Emission de caractères

Entrée : AH = 0x01
DX = Numéro de l'interface série (voir précedemment)
AL = Code du caractère à sortir
Sortie : AH = Bit 7 : 0 caractère transmis
1 erreur, d'où :
	Bit 0-6 = Etat de l'interface série
	Bit 0 : données prêtes
	Bit 1 : données effacées
	Bit 2 : erreur de parité
	Bit 3 : violation de protocole
	Bit 4 : interruption détectée
	Bit 5 : transmission Hold Register vide
	Bit 6 : transmisison Shift Register vide

Fonction 0x02 : Réception de caractères

Entrée : AH = 0x02
DX = Numéro de l'interface série (voir précedemment)
Sortie : AH = Bit 7 : 0 caractère reçu, d'où :
AL = Caractère reçu
 	Bit 7 : 1 erreur, d'où :
 	Bit 0-6: Etat de l'interface série
	Bit 0 : données prêtes
 	Bit 1 : données effacées
	Bit 2 : erreur de parité
	Bit 3 : violation de protocole
	Bit 4 : interruption détectée
	Bit 5 : transmission Hold Register vide
	Bit 6 : transmisison Shift Register vide

Fonction 0x03 : Tester état

Entrée : AH = 0x03
DX = Numéro de l'interface série (voir précedemment)
Sortie : AH = Etat de l'interface série
	Bit 0 : données prêtes
	Bit 1 : données effacées
	Bit 2 : erreur de parité
	Bit 3 : violation de protocole
	Bit 4 : interruption détectée
	Bit 5 : transmission Hold Register vide
	Bit 6 : transmisison Shift Register vide
	Bit 7 : time out (le périphérique ne répond pas)
AL = Etat du modem
	Bit 0 : (delta) modem prêt à émettre
	Bit 1 : (delta) modem activé
	Bit 2 : (delta) sonnerie
	Bit 3 : (delta) liaison établie
	Bit 4 : modem prêt à émettre
	Bit 5 : modem activé
	Bit 6 : sonnerie
	Bit 7 : liaison établie

Remarque : cette fonction doit être appelée avant 0x02 afin de déterminer si un caractère a été reçu. Dans ce cas le bit 0 du registre AH vaut 1.

Afin de mieux saisir l'utilisation de ces fonctions, voici un petit exemple en C effectuant le réglage du protocole à 1 200 bauds, 7 bits et parité paire.

pregs.h.ah = 0x00; /* fonction 0 : réglage du protocole */
pregs.h.al = 0x9A; /* 7 bits, parité paire, 1 200 bauds */
pregs.x.dx = COM;
int86(0x14,&pregs,&pregs); /* IT DOS 14 */

Le port série des PC et compatibles