CA2226315A1 - Procede de surveillance et de restitution de formes d'ondes, et dispositif de mise en oeuvre - Google Patents

Abstract

Le dispositif de l'invention est relié à un bus optique (2). Il comporte un circuit de mise en forme (10) coopérant avec un circuit de détection d'erreurs de forme des impulsions reçues (11) et un circuit (12) de surveillance de cohérence de niveau des impulsions d'un même message.

Description

CA 0222631~ 1998-02-10 W O 97/07G10 PCTAFR96JD~24 PROCEDE DE SURVEILLANCE ET DE RESTITUTION DE FORMES
D'ONDES, ET DISPOSITIF DE MISE EN OEUVRE
La présente invention se rapporte à un procédé de surveillance et 5 de restitution de formes d'ondes, et à un dispositif de mise en oeuvre.
Lorsqu'un capteur tel qu'un photodétecteur couplé à une fibre optique reçoit un train d'impulsions optiques, il les traduit en impulsions électriques. La valeur moyenne de ces impulsions électriques n'est pas constante. Elle est liée d'une part à l'occurrence (la cadence) et aux niveaux ~o des différentes impulsions optiques reçues et, d'autre part, elle fluctue en fonction du courant d'obscurité, caractéristique variable du photodétecteur (en fonction de la température notamment). Ces impulsions électriques restituées par l'élément de conversion opto-électrique présentent donc une valeur d'offset (composante continue) non stable durant la phase de 5 réception des informations physiques. Le risque étant la non détection d'une ou plusieurs impulsions optiques utiles de faible niveau arrivant au capteur avec pour conséquence la perte d'informations logiques. Ceci peut être le cas par exemple d'un système à bus optique auquel sont raccordés plusieurs équipements distants les uns des autres. Les impulsions optiques 20 émises par un équipement proche de l'équipement récepteur ont un niveau suffisant pour être facilement exploitées par l'équipement recepteur tandis que celles émises par un équipement distant ont un niveau plus faible, et lorsque l'écart entre niveaux extrêmes atteint ou dépasse 24 dB, les impulsions optiques les plus faibles arrivant aussitôt après des impulsions 25 de niveau élevé peuvent ne pas être prises en compte, comme précisé ci-dessus. La réciproque s'applique aussi pour des impulsions optiques les plus élevées arrivant aussitôt après des impulsions de niveau faible.
Dans un système de transmission de données comportant plusieurs émetteurs et au moins un récepteur, les émetteurs envoyant des 30 impulsions de façon asynchrone, il peut se produire un chevauchement plus ou moins important des impulsions reçues. Le récepteur peut alors soit ne pas prendre en compte les impulsions de plus faible amplitude masquées partiellement par des impulsions de plus forte amplitude et ainsi ne pas détecter la simultanéité d'émission d'émetteurs distants, soit mal interpréter 35 des signaux reçus.

CA 0222631~ 1998-02-10 W O 97/07610 PCT~R96/01241 La présente invention a pour objet un procédé permettant, dans un système de transmission de données impulsionnelles, à canal unique, comportant plusieurs émetteurs et au moins au récepteur, de surveiller la forme et la position des signaux reçus, afin de détecter d'éventuels chevauchements d'impulsions eVou des déformations de ces impulsions, et de les restituer sous une forme facilement exploitable.
En liaison avec le type de protocole d'émission des équipements respectifs, la présente invention met en oeuvre un procédé de surveillance de la qualité des trains d'impulsions reçues, réalisant aussi bien une surveillance temporelle qu'une surveillance spatiale (forme d'onde). Ce procédé est particulièrement intéressant dans le cas de bus multiplexés pour la détection de simultanéité d'émission de deux ou plusieurs équipements.
La présente invention a également pour objet un dispositif de mise en oeuvre d'un tel procédé, dispositif qui soit simple, fiable et restitue fidèlement de façon reproductible les informations logiques à partir des scénarios de réception.
Le procédé conforme à l'invention est caractérisé en ce que à la réception on échantillonne les signaux reçus avec une période d'échantillonnage nettement plus courte que la durée des formes d'ondes les plus courtes, que l'on compare les échantillons successifs de chaque forme d'onde reçue aux échantillons correspondants de gabarits mémorisés, que l'on produit un signal de non conformité lorsqu'un nombre déterminé
d'échantillons reçus sortent des limites des gabarits, et qu'en cas de conformité, on met en forme, si nécessaire, les formes d'ondes reçues.
Ce procédé comporte donc deux phases de fonctionnement: la première phase est une phase de compensation d'offset, notamment à la mise sous tension et pendant les périodes d'inactivité d'émission. La seconde phase est une phase d'acquisition par échantillonnage de l'information physique reçue, d'analyse et de restitution.
Le dispositif conforme à l'invention comporte un circuit de mise en forme des impulsions reçues relié à un circuit d'échantillonnage, lui-même relié à un circuit de détection d'erreurs de synchronisation et de collision.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de plusieurs modes de réalisation, pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par le dessin annexé, sur lequel:

-CA 0222631~ 1998-02-10 W O 97/07~10 PCTJFR96/0~24J

- la figure 1 est un schéma de principe d'un dispositif d'acquisition d'impulsions et de correction d'offset coopérant avec le dispositif conforme à
I'invention, - la figure 2 est un bloc-diagramme du dispositif conforme à
5I'invention, - ia figure 3 est un bloc-diagramme d'un circuit de contrôle d'offset du dispositif de la figure 1, dans une version numérique, - la figure 4 est le bloc-diagramme d'une version simplifiée, analogique, du circuit de contrôle d'offset du dispositif de la figure 1, 0- la figure 5 est un exemple sous forme temporelle, d'enchaînement des informations physiques reçues sous forme d'impulsions.
La présente invention est décrite ci-dessous en référence à des équipements reliés à un bus optique multiplexé à transmission asynchrone tel que le bus ARINC 629, mais il est bien entendu qu'elle n'est pas limitée à
15une telle application, et qu'elle peut être mise en oeuvre dans de nombreux domaines dans lesquels un ou plusieurs émetteurs émettant des impulsions dont la forme eVou la position peuvent être modifiées au point d'être mal interprétées ou pas interprétées du tout.
Le dispositif 1 représenté en figure 1 reçoit d'une fibre optique 2 20une énergie lumineuse, convertie en énergie électrique par un capteur opto-électronique 3 (PIN ou photodiode par exemple). Ce capteur 3 est relié à un circuit 4 de type transimpédance, (de conversion couranVtension).
La sortie du circuit 4 est reliée à l'entrée "+" d'un additionneur 5 dont la sortie est reliée à l'entrée analogique d'un convertisseur analogique-

2!inumérique 6, qui est avantageusement du type "Flash".
La sortie du convertisseur 6 est reliée à un ensemble de circuits 7 d'analyse des signaux reçus et de restitution de signal d'horloge, ainsi qu'à
un ensemble de circuits 8 de contrôle d'offset de réception. La sortie de l'ensemble 8 est reliée par un convertisseur numérique-analogique 9 à
30I'entrée "-" de l'additionneur 5. Les circuits 6, 7 et 8 reçoivent un signal d'horloge appelé, de façon standard, "RICKT".
Les ensembles de circuits 7 et 8 reçoivent les signaux standardisés suivants: "RXE" ("Reception enable"), "RXCK" (signal d'horloge réception), et l'ensemble de circuits 7 produit les signau 35 standardisés: "RXI" (signal de réception logique Manchester), "RXN"

CA 0222631~ 1998-02-10 W O 97/07610 PCT~R96/01241 ("Signal de réception inverse logique Manchester"), ainsi que le signal "ERR" (Signal de détection d'erreur voir figure 2).
On a représenté en figure 2 un exemple de réalisation de l'ensemble 7 de la figure 1 mettant en oeuvre le procédé de l'invention.
L'ensemble 7 comporte, à son entrée, un circuit 10 de mise en forme des signaux reçus du convertisseur 6. En effet, les signaux prélevés sur le bus 2 proviennent de plusieurs sources se trouvant à des distances ciirrérenles du capteur 3, et ont donc des amplitudes différentes et sont déformés différemment. La possibilité de simultanéité d'émission de ces sources distantes entraîne aussi la présence d'amplitudes différentes et de formes d'impulsions différentes (figure 5 par exemple). Le circuit 10 les transforme en impulsions ayant toutes la même amplitude et une forme standard, à condition que le circuit 11 de signalisation d'erreur de forme des impulsions reçues et le circuit 12 de surveillance de cohérence de niveau dans un même message (toutes les impulsions d'un même message, donc provenant d'une même source doivent avoir sensiblement la même amplitude, les différents éléments intermédiaires pouvant apporter une atténuation restant invariables pendant la durée d'un message) reconnaissent comme bonnes les impulsions reçues.
La sortie du circuit 10 est reliée à un circuit 13 d'échantillonnage, lui-même relié à un circuit 14 de détection d'erreurs de synchronisation et d'erreurs de collision (chevauchement d'impulsions) entraînant le déclenchement de la surveillance temporelle. Le circuit 14 exerce également une surveillance de la cohérence temporelle des impulsions reçues, c'est-à-dire qu'il vérifie si dans un même message les distances entre impulsions s~ ~ccessives sont celles prévues. La sortie du circuit 10 est également reiiée à un détecteur de phase 15 dont l'entrée de séquencement est reliée à un générateur de signaux d'horloge 16 (fournissant des signaux à une période de 150 ,us dans le présent exemple). Les sorties "retard de phase" et "avance de phase" du détecteur 15 sont reliées aux entrées de commande d'un générateur de signaux d'horloge 17 (fournissant des signaux avec une période de 250 nanosecondes dans le présent exemple) dont la sortie est reliée à l'entrée de séquencement du circuit 13. Dans tous les cas, la période des signaux du circuit d'horloge 17 doit être nettement inférieure à

3~ celle des impulsions arrivant au circuit 10, afin d'analyser de la façon la plus CA 022263l~ l998-02-lO
W ~97/07610 P~T~R96)01241 fine possible les impulsions reçues. La sortie du circuit 10 est enfin reliee à
un détecteur d'activité de bus 18 (détectant en fait les phases d'inactivité sur~ Ie bus) dont la sortie est reliée à l'entrée d'inhibition/activation de l'horloge 17. Lorsque le bus est inactif, il y a désactivation de l'échantillonnage et de la restitution effectués par le circuit 13, I'information logique alors restituée (RXI, RXN) étant au niveau bas.
Le circuit 18 fournit en outre l'information directe "Bus Quiet"
utilisée par l'ensemble des circuits 8 de contrôle d'offset pour le lancement de chaque phase d'adaptation.
0 La détection de phase effectuée par le circuit 15 et l'application d'une avance ou d'un retard sur l'horloge d'échantillonnage et de restitution de l'information logique sont nécessaires pour la compensation de la dérive de cette horloge.
On a représenté en figure 5 quelques exemples de formes d'ondes apparaissant en divers points d'un système à plusieurs émetteurs et récepteurs reliés à un bus optique tel que le bus ARINC 629.
En A, on a représenté quelques impulsions optiques telles qu'émises par un émetteur sur le bus et reçues par le circuit de rebouclage assurant la surveillance de l'émission par exemple. On a représenté en B, les impulsions du meme enchalnement provenant d'un équipement distant.
Ces impulsions B ne sont pas déformées, seule leur amplitude est réduite (elles sont homothétiques des impulsions A correspondantes).
En C, D et E de la figure 5, on a représenté différents exemples d'impulsions reçues par un équipement récepteur lorsque deux équipements émetteurs envoient des impulsions presque simultanément, avec un plus ou moins grand décalage entre leurs envois respectifs. Ainsi, en C, les impulsions reçues de l'un des équipements sont nettement plus faibles que celles reçues de l'autre. En D, les amplitudes des impulsions reçues des deux équipements sont proches les unes des autres, tandis qu'en E, elles sont égales. Les différences d'amplitude constatées (en C et D) sont liées à
la position relative des équipements sur le bus.
En F, on a représenté un exemple de gabarit utilisé par l'invention. Ce gabarit est tracé en traits continus, mais en fait, il est mémorisé sous forme échantillonnée, la période d'échantillonnage étant 3~ nettement plus petite que la durée de l'impulsion définie par ce gabarit. Ce CA 0222631~ 1998-02-10 gabarit est formee d'une '~rontière" intérieure F1 et d'une "frontière"
extérieure F2. Les frontières F1 et F2 définissent entre elles une zone Z à
l'intérieur de laquelle doivent se trouver tous les échantillons d'une même impulsion. Si au moins un nombre déterminé d'échantillons (un ou plusieurs) 5 se trouvent en-dehors de la zone Z, le circuit 14 le signale à la partie hôte de l'équipement récepteur qui prend les mesures nécessaires (alarme, signal d'erreur, rejet de tout le message dans lequel se trouve l'impulsion cor,ur"pue, demande de répétition du message, etc.).
On a représenté en figure 3 un mode de réalisation numérique du 10 circuit 8 de la figure 1. La borne d'entrée 19 de ce circuit est reliée à la sortie du convertisseur 6. La borne 19 est reliée à trois circuits de détection de seuil, respectivement référencés 20, 21 et 22. Le circuit 20 est réglé à un seuil en-dessous duquel les impulsions reçues sont estimées non significatives, pendant des périodes transitoires (en particulier à la mise 15 sous tension du dispositif). Les circuits 21 et 22 sont réglés à des seuils se trouvant respectivement légèrement au-dessus et légèrement en-dessous d'une valeur égale à la tension de sortie établie du circuit en période d'inactivité sur la fibre 2.
La sortie du circuit 20 est reliée via un circuit 23 de détection de phases transitoires à une première entrée d'une porte OU 24 dont la seconde entrée est reliée à un détecteur d'inactivité du bus, tel que le circuit18 de la figure 2. La sortie du OU 24 est reliée à l'entrée de validation d'un générateur d'impulsions d'horloge 25, à période de 200 lus dans le présent exemple. La sortie du générateur 25 est reliée à l'entrée de signaux 25 d'horloge d'un registre d'accumulation 26.
Les sorties des circuits 21 et 22 sont respectivement reliées aux entrées "-" et "~" d'un additionneur 27 dont la sortie est reliée via un amplificateur 28 à une première entrée d'un additionneur 29 dont la seconde entrée est reliée à la sortie du registre 26. La sortie de l'additionneur 29 est30 reliée à l'entrée du registre 26 dont la sortie est également reliée à la borne de sortie 30 du circuit 8.
Le fonctionnement du dispositif décrit ci-dessus est le suivant.
Pendant les périodes de réception de trains d'impulsions circulant sur le bus optique 2, I'ensemble 8 est inhibé (I'horloge 25 commandant le registre 26 35 n'est pas validée par le signal de sortie du OU 24. du fait qu'il ne s'agit ni de CA 022263l~ l998-02-lO
W ~ 97J~7610 PCT~F~g6~012~3 la phase de mise sous tension ni d'une période d'inactivité du bus. Les impulsions optiques, converties en impulsions électriques par le capteur 3, échantillonnées par le convertisseur CAN 6 et contrôlées par l'ensemble 7, sont envoyées en tant que signaux (R~(l, RXN) aux circuits d'exploitation, 5 non représentés, branchés en aval de l'ensemble 7.
Pendant la phase transitoire suivant immédiatement la mise sous tension ou pendant les périodes d'inactivité du bus 2, un signal logique de validation ap,.ardît à la sortie de la porte OU 24, ce qui libère l'horloge 25 et valide le registre 26. Lorsque l'amplitude des échantillons arrivant sur la 10 borne 19 du circuit 8 se situe en-dehors de l'intervalle délimité par les seuils des circuits 21 et 22, il apparaît un signal sur l'une des sorties des circuits 21 ou 22. Ce signal, amplifié en 28, est algébriquement ajouté au contenu précédent du registre 26. Ainsi, on obtient à la sortie 30 du circuit 8 un signal numérique qui, après conversion en signal analogique par le 15 convertisseur 9, permet d'asservir la composante continue du signal de sortie du circuit 4 à une valeur (légèrement positive dans le cas présent) qui est telle que des impulsions, même de très faible amplitude, survenant après une courte période d'inactivité du bus 2, peuvent être prises en compte. En effet, après la dernière impulsion d'un train d'impulsions, le signal d'entrée 20 du convertisseur 6 est, en l'absence du circuit de l'invention, superposé à
une composante continue qui varie lentement par rapport à la période des impulsions, ce qui peut masquer des impulsions ultérieures survenant peu après. Par contre, grâce au circuit de l'invention, cette composante continue est asservie à une valeur légèrement positive qui permet de prendre en 25 compte toutes les impulsions significatives (de niveau compris entre 6mV et 1,5 V dans le cas présent) survenant même peu de temps après la dernière impulsion d'un train.
On a représenté en figure 4 un mode de réalisation simplifié, à
circuits analogiques du circuit d'asservissement. Sur cette figure, les mêmes 30 éléments que ceux de la figure 3 sont affectés des mêmes références numériques. L'ensemble de circuits 8' comporte les mêmes éléments 3, 4 et ~ que l'ensemble 8 de la figure 3. La sortie de l'additionneur ~ est reliée à unamplificateur 31 dont la sortie est reliée d'une part à un comparateur 32, et d'autre part, via un commutateur 33, à l'entrée d'un amplificateur intégrateur 35 34 remplaçant de manière partielle la fonctionnalité du circuit 8 et du CA 0222631~ 1998-02-10 W O 97/07610 PCT~R96/012~1 convertisseur CNA 9. La sortie du l'amplificateur 34 est reliée à l'entrée "-'' de l'additionneur 5. La sortie du comparateur 32 est reliée à un ensemble de circuits 7' similaire à l'ensemble 7. La sortie de détection d'inactivité de busde l'ensemble 7' est reliée à l'entrée de commande du commutateur 33. Ce commutateur 33 est commandé de telle façon que lorsque le bus est actif, une tension nulle est appliquée à l'entrée de l'amplificateur 34, n'entraînant pas l'application d'une modification de la compensation d'offset, et que lorsque le bus est inactif, I'entrée de l'amplificateur 34 est reliée à la sortie de l'amplificateur 31.
0 Le fonctionnement de l'ensemble 8' décrit ci-dessus est similaire à
celui de l'ensemble 8.
Pendant la réception des premières impulsions, I'entrée de l'amplificateur 34 est à 0 volt, et assure le maintien de la valeur de l'offset élaborée durant la phase d'acquisition antérieure. Dès que le bus devient inactif, I'entrée de l'amplificateur 34 est commutée vers la sortie de l'amplificateur 31, effectuant la mesure de l'offset présent, ce qui force vers zéro la tension de sortie de l'amplificateur 31. Donc à la fin de la période d'inactivité du bus, la tension d'entrée de l'amplificateur 34 est pratiquement nulle, il y a mémorisation par l'amplificateur dès le basculement du commutateur 33, et ainsi de suite. L'ensemble 8' est moins rapide que l'ensemble de circuits 8, en particulier à cause des temps de réaction des amplificateurs 31 et 34, mais comprend moins de composants que ce dernier, et est ainsi moins onéreux que lui.

Claims (8)

1- Procédé de surveillance de la forme et de la position des signaux reçus dans un système de transmission de données sous forme impulsionnelle à canal unique, comportant plusieurs émetteurs et au moins un récepteur, caractérisé en ce que à la réception on échantillonne les signaux reçus avec une période d'échantillonnage nettement plus courte que la durée des formes d'ondes les plus courtes, que l'on compare les échantillons successifs de chaque forme d'onde reçue aux échantillons correspondants de gabarits mémorisés, que l'on produit un signal de non conformité lorsqu'un nombre déterminé d'échantillons reçus sortent des limites des gabarits, et qu'en cas de conformité, on met en forme, si nécessaire, les formes d'ondes reçues.

2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en outre on surveille la cohérence de niveau des impulsions reçues faisant partie d'un même message.

3°- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'en outre on surveille la cohérence temporelle des impulsions reçues faisant partie d'un même message.

4- Dispositif de surveillance de la forme et de la position des signaux reçus dans un système de transmission de données sous forme impulsionnelle à canal unique, comportant plusieurs émetteurs et au moins un récepteur, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de mise en forme des impulsions reçues (10) relié à un circuit d'échantillonnage (13), lui-même relié à un circuit de détection d'erreurs de synchronisation et de collision (14).

5°- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit de détection d'erreurs comporte des moyens assurant la surveillance de la cohérence temporelle des impulsions reçues.

6°- Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'entrée de signaux d'horloge du circuit d'échantillonnage est reliée à une horloge (17) dont la période est nettement inférieure à celle des impulsions reçues.

7°- Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le circuit de mise en forme (10) est également relié à un circuit (11) de détection d'erreurs de forme des impulsions reçues.

8°- Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le circuit de mise en forme est également relié à un circuit (12) de surveillance de cohérence de niveau des impulsions d'un même message.