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Publié : 20 mai 2008

Liaison série infos

La liaison série clavier-PC

 

 Introduction :

Pour communiquer avec un PC (avec son unité centrale) nous nous servons généralement d’une souris et d’un clavier. Chaque déplacement de la souris et chaque frappe sur le clavier doivent être saisies et interprétées par l’unité centrale afin de réaliser la commande voulue par l’utilisateur. Les signaux émis par ces périphériques sont normalisés pour des raisons de compatibilité.
Le clavier le plus répandu est le MF2 (clavier MultiFonctions Version 2), développé à l’origine par IBM pour les ordinateurs de la série XT, AT et PS/2. Ce clavier contient un contrôleur qui engendre le code et communique avec l’interface de l’ordinateur personnel. Il s’agit généralement d’un microcontrôleur. Les données sont transmises et reçues en série selon le protocole IBM. Les instructions comportent, entre autres, la commande des LED, le taux de répétition et le temps de réponse des touches ainsi que le choix des codes de scrutation dont le clavier MF2 offre trois versions.
• Le Set (de codes) 1 est utilisé par les ordinateurs compatible PC/XT et PS2-30.
• Le Set 2 par les ordinateurs compatibles AT et le reste des ordinateurs compatibles PS/2.
• Le Set 3 est prévu pour les stations de travail et l’émulation de terminaux sur PC.
La pression sur une touche du clavier engendre un « code de travail » (make code). Ce code correspond au code clavier de la touche. La fonction de répétition envoie régulièrement le code de travail tant que la touche est enfoncée. Le temps de réponse et le taux de répétition de cette fonction sont programmables.

Quand la touche est relâchée, le clavier engendre un « code de repos » (break code). Le Set 3 ne comporte pas de « code de repos » et la fonction de répétition est désactivée.

De plus le logiciel (pilote ou driver) du clavier spécifique au pays du système d’exploitation « traduit » la pression sur une touche en un caractère.

 

 Attribution des broches d’un connecteur de clavier PC usuel (vue frontal) :

La connexion d’un clavier à un équipement est réalisée par un connecteur mâle DIN circulaire de 5 ou 6 broches : le standard AT ( ancien ) défini un connecteur DIN 5 broches, le standard PS/2 défini un connecteur mini-DIN à 6 broches. Si les connecteurs et les brochages sont différents, les signaux, eux, sont identiques.

Description des signaux

+5 V : alimentation du clavier : elle est fournie par l’équipement sur lequel le clavier est connecté
GND : masse alimentation et signaux.
DATA : transmission bidirectionnelle synchrone des données.
CLK : horloge de synchronisation des données.

 

 Caractéristiques électriques :

Les lignes CLK et DATA ont des niveaux compatibles TTL :
• niveau bas - 0 -  : < 0,8V
• niveau haut - 1 -  : > 2,4V
• Ces lignes sont à collecteurs ouverts, forcés au +5 V par des résistances de tirage dans le clavier ( Pullup ). Au repos CLK et DATA sont au niveau haut (1). Côté équipement il faut aussi des buffers à collecteurs ouverts ainsi que des résistances de tirage.

 Protocole de communication :

C’est un protocole de type série synchrone bidirectionnel : le clavier peut envoyer (codes touches ) et recevoir des données ( commandes ). Dans tous les cas la réception de données est prioritaire : si le clavier est en cours de transfert d’un code touche ou d’une réponse à une commande, et qu’au même moment il reçoit une commande, le clavier abandonne le contrôle des lignes DATA et CLK. Après transmission de la commande par l’équipement et réponse du clavier, ce dernier tente de retransmettre la donnée dont la transmission a été précédemment interrompue. Le format des données est le suivant :
• 1 bit de start ;
• 8 bits de données (LSB en premier) ;
• 1 bit de parité ;
• 1 bit de stop.
En réception comme en émission c’est toujours le clavier qui génère l’horloge de synchronisation ( CLK ). La fréquence d’horloge moyenne varie entre 10 et 20 kHz, suivant les modèles de clavier et les fabricants.

Transmission PC ⇒clavier : le contrôleur de clavier identifie la transmission de données par un appareil ou système externe (normalement un ordinateur personnel) en direction du clavier au fait que la ligne de transmission de données (DATA) de l’appareil (l’ordinateur personnel) est mise à la masse. Le clavier émet de ce fait un signal d’horloge sur la broche CLK et attend les données en synchronisme avec ce signal.

Transmission clavier ⇒ PC : avant d’émettre des données, le clavier contrôle la ligne d’horloge (CLK) et la ligne des données (DATA) pour voir si elles se trouvent à la masse. Il est possible de bloquer la communication en figeant la ligne d’horloge au niveau bas. Dans ce cas, les données à transmettre font l’objet d’une mémorisation interne. Ce n’est que lorsque la ligne d’horloge et la ligne de transmission des données sont placées au niveau haut que le clavier peut transmettre des données. La ligne de transmission des données est placée au niveau bas (bit de départ) et un signal d’horloge est engendré. Les données sont valables sur le front descendant du signal d’horloge.

Chronogrammes de la transmission sérielle des données entre le clavier et le PC :

 

 Tableau des codes fournis par un clavier

 


Doc issue de l’académie d’Orléans et du lycée Louis Armand à Poitiers.