Travail demandé

Les circonstances étant exceptionnelles, vous allez devoir travailler en autonomie.

C'est pourquoi, je vous demande de faire cette activité sérieusement en essayant de trouver les réponses aux questions à l'aide du cours et des indices avant d'aller lire la correction.

Je me tiens à votre disposition, via Pronote, si besoin.

Question

Q1 : Préciser le nombre de maître(s) et le nombre d'esclave(s) de l'installation étudié.

Indice

Vous plaisantez j'espère, il suffit de bien regarder le schéma simplifié de l'installation.

Indice

Master, slave, do you speak english ?

Solution

L'installation contient 1 maître (master) et 3 esclaves (slave).

Question

Q2 : Indiquer quelle solution technique correspond au maître. Indiquer quelles solutions techniques correspondent aux esclaves.

Solution

Master => Maître => Carte Arduino

Slave 1 => Esclave 1 => Sensor => Capteur 1

Slave 2 => Esclave 2 => Sensor => Capteur 2

Slave 3 => Esclave 3 => LCD (Liquid Crystal Display) => Écran ou Afficheur

Question

Q3 : Dessiner un schéma simplifié de la chaîne d'acquisition correspondant à notre montage et positionner les solutions techniques sous le bloc fonctionnel auxquels elles correspondent.

Indice

Vous pouvez vous inspirer du schéma ci-contre.

Solution

Voir Schéma ci-contre

Question

Q4 : Préciser s'il s'agit d'une liaison de type série ou parallèle. Justifier votre réponse.

Indice

La réponse est dans le cours au paragraphe 'Transmission filaire'.

Solution

C'est une liaison série car il n'y a qu'un seul conducteur (SDA) pour transmettre les données (avec la masse ou ground = GND).

Question

Q5 : Préciser s'il s'agit d'une liaison de type synchrone ou asynchrone. Justifier votre réponse.

Indice

La réponse est dans le cours au paragraphe 'Transmission filaire'.

Solution

C'est une liaison synchrone car il y a un signal d'horloge (SCL) pour synchroniser les données.

Oscillogramme de la transmission de l'information

Pour la suite de l'exercice vous devez travailler sur l'oscillogramme ci-contre.

En fonction de vos possibilités, il est conseillé d'imprimer le document ou de faire une capture d'écran et de travailler sous un logiciel comme Paint.

Question

Q6 : Identifier le signal correspondant à l'horloge (SCL) et aux données (SDA).

Indice

SCL : ligne d'horloge de synchronisation. C'est le signal qui cadence le 'rythme' du transfert des données ;

SDA : ligne de données.

Solution

Signal d'horloge (SCL) <=> voie 1 (CH1), ici en bleu ;

Signal de donnée (SDA) <=> voie 2 (CH2), ici en rouge.

Question

Q7 : Déterminer la valeur de tension correspondant à un « 1 » logique.

Indice

Il faut considérer que l'on observe des signaux créneaux (ou carré). Le fait qu'ils ressemblent à des dents de requins est due à la constante de temps électrique (fréquence élevée du signal).

Indice

Pour un signal, la valeur de la tension du niveau logique "1" est toujours la même. On peut donc prendre le début de l'oscillogramme comme référence.

Indice

Voie 1 de l'oscilloscope (CH1), ici en bleu, calibre : 2 V / division ;

Voie 2 de l'oscilloscope (CH2), ici en rouge, calibre : 5V / division.

Solution

Pour la voie 1 (CH1) : NL1 = 2,5 divisions x calibre = 2,5 x 2 = 5 V

Pour la voie 2 (CH2) : NL1 = 1 division x calibre = 1 x 5 = 5 V

Donc la valeur de tension du niveau logique "1" est de 5 V (NL1 <=> 5 V).

Question

Q8 : Déterminer la valeur de tension correspondant à un « 0 » logique.

Indice

Rappel : le réglage du zéro de la voie d'un oscilloscope est indiqué par la petite flèche à gauche de l'oscillogramme.

Solution

Pour la voie 1 (CH1) comme pour la voie 2 (CH2) : NL0 = 0 division x calibre = 0 V

Donc la valeur de tension du niveau logique "0" est de 0 V (NL0 <=> 0 V).

Question

Q9 : Déterminer la durée de transmission d'un bit.

Indice

Il faut exploiter le signal de l'horloge (SCL).

Indice

Pour être plus précis, il est conseillé de faire l'estimation pour plusieurs bits (par exemple, les 8 premiers) puis de ramener à 1 bit.

Indice

La base de temps de l'oscillogramme est de 20 μs / division.

Solution

On peut estimer la durée pour les 8 premiers bits (4 divisions) et ensuite ramener à 1 bit.

Donc : 4 x 20 = 80 μs d'où pour un bit : 80 / 8 =10 μs

Question

Q10 : Sur l'oscillogramme, faire apparaître :

  • les conditions de départ (START) et d'arrêt (STOP) ;

  • les 7 bits d'adresse, le bit d'écriture, les 8 bits de données et les bits d'acquittement sur la voie 1 (SCL) ;

  • l'état logique de chaque bit sur la voie 2 (SDA).

Indice

Le protocole est détaillé dans l'introduction de l'activité.

Indice

Extraits de l'introduction :

Un abonné prend le contrôle du bus I²C en émettant une condition de départ : Niveau haut sur SCL & Front descendant sur SDA ; cet abonné devient le maître.

Pour terminer la communication, le maître émet une condition d'arrêt : Niveau haut sur SCL & Front montant sur SDA.

Indice

Extraits de l'introduction :

Après avoir pris le contrôle, le maître transmet un octet contenant l'adresse de l'esclave (sur 7 bits) ainsi que l'opération effectuée : Lecture = NL 1 ; Ecriture = NL 0.

Lorsque l'esclave a détecté son adresse, il émet un bit d'acquittement (ACK) au niveau logique bas.

Le maître envoie des données à l'esclave. A la fin de la transmission de chaque octet, l'esclave émet un acquittement.

Indice

Chaque front montant du signal d'horloge (passage du NL0 au NL1) valide une donnée sur le signal de donnée.

Solution

Sur un oscilloscope, le temps défile de la gauche vers la droite.

Question

Q11 : Déterminer le nombre de bit contenus dans le message étudié.

Solution

7 bits d'adresse + 1 bit d'écriture/lecture + 1 bit d'acquittement + 8 bits de données + 1 bit d'acquittement = 18 bits

Question

Q12 : Déterminer la durée réelle de la transmission du message étudié.

Indice

ATTENTION, il faut exploiter l'oscillogramme et ne pas utiliser les résultats des questions 9 et 11.

Solution

On peut estimer la durée de transmission du message à 10,6 divisions.

Donc : 10,6 x 20 = 212 μs

REMARQUE : si on utilise les résultats des questions 9 (durée de transmission d'un bit = 10 μs) et 10 (nombre de bit = 18),

on trouve 18 x 10 = 180 μs, ce qui est inférieur à la durée réelle.

Question

Q13 : En déduire le taux de transfert ou débit de communication (en bits/s).

Indice

La réponse est dans l'unité : bits/s

Solution

Taux de transfert (ou débit de communication) = Nombre de bits envoyés / Durée de la communication = 18 / 212 μs = 18 / (212 x 10-6) = 84900 bits/s = 84,9 kbits/s

Question

Q14 : Déterminer le nombre de message(s) observé sur cet oscillogramme.

Solution

Un seul.

Question

Q15 : Déterminer la valeur de l'adresse et du message transmis (en base 2).

Solution

adresse esclave (7 bits) <=> 100 1000(2)

message transmis = données (8 bits) <=> 0011 0011(2)

Question

Q16 : Convertir ces valeurs en décimal en détaillant votre réponse.

Indice

Vous pouvez relire le cours de la séquence3 semaine2 'Numération et codage de l'information' si besoin.

Solution

adresse : 100 1000(2) <=> 1 x 26 + 0 x 25 + 0 x 24 + 1 x 23 + 0 x 22 + 0 x 21 + 0 x 20 <=> 26 + 23 <=> 64 + 8 <=> 72(10)

données : 0011 0011(2) <=> 0 x 27 + 0 x 26 + 1 x 25 + 1 x 24 + 0 x 23 + 0 x 22 + 1 x 21 + 1 x 20 <=> 25 + 24 + 21 + 20 <=> 32 + 16 + 2 + 1 <=> 51(10)

Question

Q17 : Convertir cette valeur en hexadécimal en détaillant votre réponse.

Indice

Vous pouvez relire le cours de la séquence3 semaine2 'Numération et codage de l'information' si besoin.

Solution

Pour l'adresse : 0100(2) <=> 4(10) <=> 4(16) et 1000(2) <=> 8(10) <=> 8(16) donc 0100 1000(2) <=> 48(16)

Pour les données : 0011(2) <=> 3(10) <=> 3(16) donc 0011 0011(2) <=> 33(16)

Vous pouvez désormais faire le QCM sur Pronote.

ATTENTION : le QCM peut-être considéré comme une évaluation donc il est conseillé de bien relire le cours avant de le faire.

Le QCM est limité en temps (20 minutes pour 12 questions), sans corrigé et sans retour possible aux questions précédentes.

Vous aurez accès à une version avec le corrigé la semaine prochaine.