Procédé de communication bidirectionnelle multipoints sur ligne unique.
La présente invention concerne un procédé de communication bidirectionnelle multipoints sur ligne unique entre un processeur et un grand nombre d'appareils dispersés sur la ligne.
Dans le domaine des signalisations et de la commande à distance, une grande diversité de procédés ont été suggérés pour échanger un maximum d'informations en utilisant un minimum de filerie ; à la limite deux fils seulement pour faire communiquer une unité de traitement avec un grand nombre d'appareils "identifiables".
Pour cette identification, deux alternatives de base ont été suggérées :
a/ la plus classique consiste à attribuer une adresse
"précâblée" précise à chaque appareil, tous les appareils étant raccordés en permanence sur la ligne bifilaire.
Cette solution présente deux inconvénients :
- les appareils ne sont pas directement interchangeables
- la localisation et la neutralisation de certains défauts en ligne sont impossibles b/ l'autre alternative consiste à adresser les appareils de proche en proche à partir de l'unité centrale ; lorsque l'échange d'information est terminé avec un appareil, celui-ci prolonge la ligne - au moyen d'un contact série dont il est équipé - jusqu'à l'appareil suivant.
Cette solution, pour laquelle le brevet belge No 892.272 est représentatif, présente deux inconvénients : - l'ordre d'adressage est immuable
- la ligne change de longueur continuellement ; elle n'est jamais accordée ; les réflexions parasites limitent la vitesse de transmission ; l'alimentation est coupée à chaque cycle.
Le but de la présente invention est de pallier les points faibles des deux alternatives mentionnées ci-avant.
A cet effet, le procédé objet de l'invention consiste en ce que sur une ligne unique entre un processeur et un grand nombre d'appareils dispersés sur la ligne, chaque appareil est muni d'un décodeur capable de déchiffrer les messages émis par le processeur sur la ligne sous forme d'une suite d'impulsions.
Au cours d'une phase d'initialisation, le processeur définit librement l'adresse des différents décodeurs de proche en proche, chaque décodeur mémorisant son adresse avant de prolonger la ligne'pour la définition d'adresse du décodeur suivant.
L'invention est exposée plus en détail ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation pratique en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est un schéma d'une ligne de communication bidirectionnelle
- la figure 2 est un schéma représentant une réalisation d'un décodeur
- la figure 3 représente la séquence des signaux en ligne
- les figures 4 et 5 illustrent des configurations géographiques possibles de lignes de communication. La figure 1 schématise une ligne à identification réalisée selon l'invention ; elle est le support d'une communication bidirectionnelle entre un processeur central de traitement LP et des appareils locaux Al,
A2,...An raccordés à la ligne par l'intermédiaire de décodeurs interchangeables Dl, D2,...Dn.
Pour identifier les différents appareils Al, A2,...An, il convient d'assigner à chaque décodeur D une adresse propre.
Selon le procédé, cette opération se fait dans une phase d'initialisation lors de la mise sous tension du système.
Pour comprendre cette initialisation, on se référera à la figure 2 qui représente schématiquement un décodeur D . On remarquera que le décodeur comprend un contact série S (représenté sous forme d'un contact mécanique conventionnel ; en pratique, il s'agira
le plus souvent d'une jonction semi-conducteur) ainsi qu'un circuit de contrôle C et un générateur de courant I. C'est le circuit de contrôle C qui commande le contact S et le générateur I.
Hors tension, tous les contacts S sont ouverts.
Au début de la phase d'initialisation, le processeur LP adresse le premier décodeur Dl ; en pratique, l'adresse se présente sous forme d'un code binaire réalisé en commutant la polarité de la ligne ; le circuit de contrôle de Dl mémorise cette adresse et provoque la fermeture du contact SI, ce qui permet au processeur d'adresser D2 et ainsi de suite, de proche en proche. A la fin de la phase d'initialisa-. tion, tous les contacts S sont fermés et l'entièreté de la ligne est sous tension.
A ce moment, la phase d'exploitation peut commencer : des informations peuvent être échangées entre le processeur LP et les différents décodeurs D, capables de reconnaître leur adresse.
On remarquera qu'il n'y a aucune restriction en ce qui concerne l'ordre dans lequel les décodeurs sont adressés : cet ordre peut varier en fonction du programme du processeur.
La figure 3 représente la séquence des signaux en ligne lorsque le processeur LP adresse Dn. Le message de LP est une suite d'impulsions représentant:
- un préambule PR pour la mise à l'écoute correcte des décodeurs
- l'adresse ADD de Dn
- le code CDE définissant le traitement qui est attendu de Dn
- un message de contrôle CTL.
Si Dn reconnaît :
- que le message est correct
- que l'adresse le concerne
- que le traitement demandé correspond à ses capacités, il exécute le traitement demandé et renvoie, sous forme de courant :
- une forme d'acquit AKN
- un signal en retour RTN
- un message de contrôle CTL.
Le circuit de contrôle C joue un rôle important; c'est lui qui déchiffre les messages reçus ou émis sur la ligne et c'est lui qui commande le générateur I et le contact S. Le circuit C mérite donc d'être détaillé ; on se référera pour ce faire à la figure 2 où l'on distingue :
- un module SYNCHRO ; associé à un oscillateur local, OSC, le module SYNCHRO analyse les messages présents sur la ligne et assure leur validation comme il sera décrit plus loin ;
il transmet au module REGISTER, la partie utile ADD + CDE des messages validés
- un module REGISTER, qui mémorise l'adresse du décodeur ADD lors de la phase d'initialisation et le code CDE lors de la phase d'exploitation
- un module DECODER, qui interprète la partie CDE des messages et active les sorties monostables ou bi-stables concernées pour :
- la génération de AKN
- l'activation du générateur de courant I
- l'exécution des télécommandes
- la synchronisation et le renvoi des télésignalisations digitales.
Le procédé mérite également d'être détaillé en ce qui concerne les méthodes utilisées pour la validation des messages.
Les messages envoyés par LP se font en mode asynchrone ; le rythme des impulsions est fixe. Chaque décodeur synchronise son oscillateur sur le préambule PR et décode ensuite le message bit à bit.
Comme les lignes sont susceptibles d'être parasitées, la sécurité du système impose de contrôler soigneusement les signaux reçus ; ce contrôle se fait
à deux niveaux :
a) au niveau de l'entièreté du message par la méthode classique consistant à ajouter des bits redondants CTL b) au niveau du bit lui-même ; pour rejeter les bits "douteux", le procédé utilise une méthode de choix majoritaire ;
pendant la durée t d'un bit, le décodeur effectue,
à la cadence de son oscillateur, quatre échantillonnages (par exemple aux temps 5t/16, 7t/16, 9t/16, llt/16) ;
le bit est accepté si trois au moins des échantillons concordent, sinon l'entièreté du message est rejetée ;
ce procédé de validation s'est trouvé justifié tant du point de vue théorique que lors des essais pratiques.
Comme on va le voir, le procédé couvre la majorité des applications rencontrées en pratique.
<EMI ID=1.1> et revenons à la figure 2.
Dans ce cas, An est un appareil sensible à un paramètre physique : sonde de température, sonde d'humidité, senseur ionique de fumée.
Après décodage de la demande du processeur : ADD et CDE, le décodeur répond par AKN et par l'émission d'un courant en ligne In représentatif du signal
du senseur An.
Ce courant supplémentaire en ligne pendant la période RTN est mesuré aisément par le processeur LP ; la transmission sous forme de courant imposé est préféréecar elle ne dépend pas de la longueur de ligne..
- Dans le cas d'une télésignalisation simple, le déco- <EMI ID=2.1>
ou fermé) auquel il est raccordé.
- Dans le cas d'une télémesure digitale, le signal RTN se présente sous forme d'un code binaire ou
<EMI ID=3.1>
la précision demandée.
Par analogie avec la télémesure digitale, C peut aussi renvoyer pendant la période RTN, un code représentatif de l'état d'un groupe de contacts
(8, 16, ...).
Le décodeur D apparaît dans ce cas comme l'élément central d'un microconcentrateur de données.
- Dans le cas d'une télécommande, le code CDE définit l'action à prendre (ouvrir ou fermer pour un contacteur, augmenter ou diminuer pour un moteur pas à pas), le signal en retour RTN peut compléter l'acquit et, par exemple, demander la confirmation de l'ordre,....
A noter que le même décodeur ayant servi à la télécommande peut également renvoyer en confirmation l'état d'un contact auxiliaire associé à l'organe commandé .
Bien entendu, le procédé permet de mélanger sur une même ligne des appareils de télémesure, des organes télécommandés, etc... car le processeur LP
<EMI ID=4.1>
identité qu'il a lui-même définie lors de l'initialisation.
Le procédé permet également une grande liberté dans la configuration géographique des lignes de communication .
Ainsi, la figure 4 représente une disposition en boucle fermée ; le processeur LP pouvant procéder
à l'initialisation dans l'ordre direct Dl, D2, ...Dm ou dans l'ordre inverse Dm, Dm-1,...D1.
La figure 5 représente une disposition ramifiée ; l'initialisation se fait normalement ...Di,
Dj ...Dn ; ensuite, le processeur télécommande le décodeur-aiguilleur Dj de façon à ouvrir la ligne vers Dn+1 et il continue l'initialisation Dn+1, Dn+2 ...
Le procédé permet au processeur LP de mettre en évidence et de localiser un certain nombre de situations anormales qui peuvent se présenter ; ainsi LP ne reçoit pas de signal d'acquit AKN correct dans les cas suivants :
a) message erroné (si l'adresse n'existe pas ou si des erreurs se sont introduites dans le message) b) décodeur en défaut c) coupure de ligne d) court-circuit en ligne.
Dans tous ces cas, le signal AKN renvoyé sort des limites admissibles (ces limites "encadrent" la gamme de télémesure et les courants de télésigna-
<EMI ID=5.1>
Selon la nature du défaut et son degré de permanence, la communication pourra être rétablie partiellement ou totalement ; ainsi dans le cas d'une coupure de ligne, la communication sera limitée aux décodeurs en amont de la coupure.
Dans le cas d'un court-circuit en ligne,le processeur n'est plus à même de transmettre un message ; il doit alors couper l'alimentation de la ligne et initialiser à nouveau les décodeurs en amont du court-circuit ; dans le cas d'une structure en boucle (figure 4), il peut également initialiser en sens inverse jusqu'en aval du court-circuit.
Le procédé selon l'invention est susceptible d'être appliqué dans les domaines les plus divers, ainsi :
- lorsque la localisation d'un événement est de première importance : détection d'incendie, surveillance d'effraction
- lorsqu'un grand nombre d'informations dispersées sont à rapatrier, par exemple : sondes de température et compteurs de chaleur dans le cadre d'un système de gestion économique de l'énergie
- lorsque le nombre d'appareils est important et que leur destination est susceptible d'être modifiée :
éclairage de surfaces paysagères, protection solaires par stores motorisés ; dans ce cas, l'affectation des commandes est définie et modifiée par logiciel
- lorsque les distances entre appareils sont considérables : infrastructures de transports publics, routes, tunnels, aéroports,etc...
REVENDICATIONS
1. Procédé de communication bidirectionnelle multipoints sur ligne unique entre un processeur (LP) et un grand nombre d'appareils (A) dispersés sur la ligne, caractérisé en ce que chaque appareil est muni d'un décodeur (D) capable de déchiffrer les messages émis par le processeur (LP) sur la ligne sous forme d'une suite d'impulsions.