Obligement - L'Amiga au maximum

Mardi 22 août 2017 - 18:48  

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Bidouille : Montage d'un modem
(Article écrit par Mango et extrait d'Amiga News - novembre 1991)


Allo j'écoute... Tiens le revoilà encore celui-là ! Je le croyais pourtant électrocuté, et aveugle à force de composer ses pages vidéotextes sur son 386 ! Justement parlons-en du vidéotexte, ou plus précisément de cette petite boîte (noire ?), qui nous permet de faire dialoguer notre Amiga avec le monde des télécommunications.

M.O.D.E.M, MOdulation/DEModulation, si vous utilisez votre Amiga avec un Minitel et un câble ; il vous est peut être arrivé une mésaventure du genre "mais où se trouve le SAV le plus proche ?". En effet, les Minitels peuvent dans certaines conditions présenter sur la prise (notamment à la mise en fonctionnement) des tensions d'environ 110 V ! Ceci est dû au fait que les Minitels ont une alimentation à découpage, et qu'ils n'ont pas de prise pour écouler les potentiels de masse à la terre. Ce qui arrive : l'Amiga étant allumé et connecté (première imprudence), on met en marche le Minitel, et là, c'est alors que se produit l'accident, dans les meilleurs cas ce sont les transistors du câble (adaptation) qui grillent, autrement votre prise série vous dit (très brièvement), adieu.

Comment faire ?
  • Mettez en marche en premier le Minitel.
  • Connectez votre câble.
  • Mettez en marche votre Amiga en dernier (cette précaution est valable pour toutes les configurations).
Précautions non négligeables :
  • Ne pas se servir d'une liaison sur RTC (Réseau Téléphonique Commuté) en cas d'orage.
  • En cas de coupures même très brèves du réseau EDF, arrêtez le Minitel, et débranchez votre câble, même si vous êtes en "local" (transferts entre le Minitel et l'Amiga sans se servir du réseau RTC).
Fonctionnement d'un modem

Ceci étant éclairci, revenons à nos boutons (non ce n'est plus la guerre) ; le modem ça fonctionne comment ? Les signaux sortant de notre prise RS232, oscillent en signaux rectangulaires entre -12 V et +12 V à la vitesse que l'on a choisie. Le RTC, lui, se sert de signaux sinus (non le mouchoir n'a rien à voir ici), modulés sur une tension continue de 48 V.

Montage modem
Figure 1

Il est évident qu'une interface s'impose ; de plus, les signaux "Vidéotextes" ont deux vitesses différentes, une à l'émission du particulier (c'est nous), 75 bauds ; l'autre à l'émission du centre serveur (c'est les autres, et moi...), 1200 bauds.

L'Amiga, lui, ne peut sortir, ou entrer, qu'une vitesse à la fois. On choisit 1200 bauds, et on se construit un convertisseur 1200 bauds ! 75 bauds, ainsi qu'une commutation permettant de gérer le tout.

Reste à transformer ces signaux rectangulaires en signaux sinus. C'est l'affaire d'un circuit intégré, et là je ne m'étendrai pas dessus (c'est trop fragile !). Comme on n'est pas des sauvages, on va adapter et isoler la sortie de ce circuit au réseau téléphonique avec un transformateur tout simplement.

Attention : je rappelle à ceux qui l'aurait oublié que les télécoms ne tolèrent pas que l'on branche sur le réseau téléphonique un appareil non agréé, même s'il est bien construit. Donc, vous pourrez toujours vous exercer sur un standard téléphonique chez vous ou à votre entreprise ; ça c'est autorisé !

L'interface modem

Dans cette partie, nous allons nous intéresser à la partie vitale de notre modem, le circuit d'interface modem.

Avec quel circuit monter cette miniature usine à gaz ? Il en existe de nombreux, plus ou moins intégrés (je signale en passant qu'un circuit qui a trop chauffé, est un circuit désintégré !) ; un circuit très employé par l'industrie a été le AM7910, maintenant remplacé par le 7911, qui a reçu quelques améliorations supplémentaires. Le 7911 est un circuit qui se trouve plus facilement chez les détaillants que les autres, c'est un standard ! De plus, son prix est modéré.

Bon d'accord, mais que sait-il faire ? Il transforme les signaux logiques, en signaux analogiques, que peuvent "digérer" les lignes des télécoms. Et pour le même prix, il gère la réception (processus inverse), et s'arrange pour que tout cela ne fasse pas de noeud.

On trouve donc sur ses broches du circuit intégré AM7911, les signaux suivants :
  • Broche 1 : /RING, permet d'envoyer le signal de porteuse pour la connexion.
  • Broches 2 et 4 : alimentation +5 V.
  • Broche 3 : /RESET, entrée de RAZ.
  • Broche 5 : RC, reçoit les signaux de la ligne téléphonique.
  • Broches 6 et 7 : CAP1 et CAP2, ici se branche un réseau de compensation.
  • Broche 8 : TC, c'est par là que partent les signaux vers l'extérieur.
  • Broches 9 à 22 : GND, masse, (0 V) du circuit.
  • Broche 10 : TD, entrée des signaux à transmettre.
  • Broche 11 : /BRTS, commande d'émission, en standard V23.
  • Broche 12 : /RTS, commande d'émission.
  • Broche 13 : /CTS, acquittement, prêt à émettre.
  • Broche 14 : /BCTS, la même chose pour le standard V23.
  • Broche 15 : BRD, sortie des données en standard V23.
  • Broche 16 : /DTR, indique que l'ordinateur est prêt à transmettre.
  • Broches 17 à 21 : MC0, 1, 2, 3, 4, commandes d'un des standards.
  • Broches 23 et 24 : XTAL1, 2, branchement du quartz d'horloge.
  • Broche 25 : /CD, indique une porteuse sur la ligne téléphonique.
  • Broche 26 : RD, sortie des données.
  • Broche 27 : /BCD, indique une porteuse sur la ligne téléphonique pour le standard V23.
  • Broche 28 : BTD, entrée des signaux à transmettre, en standard V23.
Montage modem
Figure 2

On continue

Dans la partie précédente on a vu le circuit de base de notre modem, le 7910 ou 7911, mais il ne fonctionne pas tout seul. Il lui faut un environnement de composants pour pouvoir fonctionner correctement, un duplexeur (c'est quoi cette bête-là ?), une isolation entre la ligne de votre standard et le circuit lui-même, un convertisseur de vitesse de transmission (1200/75<->1200 bauds), un détecteur de sonnerie (si vous voulez faire fonctionner votre modem en réponse automatique) et pour la souplesse quelques commutateurs pour commander le tout.

Le duplexeur

Votre modem pour échanger des données sur une ligne de transmission envoi deux types de signaux, sous forme de fréquences sinusoïdales :
  • Un premier groupe ORIG (origine) 450 Hz et 390 Hz : c'est ce qui sort vers l'extérieur.
  • Un deuxième groupe ANSR (retour) 2100 Hz et 1300 Hz : c'est ce que votre modem reçoit.
Comme votre ligne ne comporte que deux fils, les signaux vont être présents à l'entrée et à la sortie du circuit. Si l'on ne met pas un filtre duplexeur, c'est-à-dire un filtre capable de laisser passer les signaux de certaines fréquences dans un sens et les autres dans l'autre sens.

En effet, les signaux que vous allez recevoir sont de niveau très faible, par rapport à ceux que vous allez envoyer. En reliant directement l'entrée à la sortie, vous allez saturer votre étage d'entrée, et le modem vous racontera n'importe quoi côté Amiga ! En radio, les filtres duplexeurs sont connus et utilisés depuis très longtemps. On peut émettre et recevoir sur la même fréquence (c'est le cas du radar). Dans notre cas, en basse fréquence, on se sert d'un IC analogique et des entrées "+" et "-" couplées avec la sortie et un filtre R/C (résistances/condensateurs) pour diriger au mieux les signaux où ils sont destinés (sortie vers la ligne et entrée depuis la ligne).

Le fonctionnement est très simple à comprendre :
  • On attaque l'entrée "-" (inverseuse) de l'IC à travers un filtre passif, ainsi que la ligne via le transformateur d'isolation.
  • La ligne via le transformateur attaque l'entrée "+" (non inverseuse) de l'IC à travers le filtre.
  • La sortie de l'IC attaque l'entrée du 7910 ou 7911.
Ainsi les signaux sortant vers l'extérieur se retrouvent sur la ligne vers le transformateur sont atténués au maximum vers l'entrée du 7910 ou 7911, et les signaux entrant par la ligne sont amplifiés vers l'entrée du 7910 ou 7911. On peut faire beaucoup plus compliqué, mais plus simple je ne crois pas sur une liaison à deux fils.

Pour éviter de mettre au point avec des appareillages nombreux et coûteux ce filtre duplexeur, il faudra prendre les valeurs exactes données pour les résistances et les condensateurs. Des pièces neuves sont très fortement conseillées pour cette partie du montage afin d'éviter des pièces hors tolérances.

L'isolation

La meilleure isolation que l'on peut avoir sur une ligne est l'isolation "galvanique", c'est-à-dire par un transformateur de rapport 1/1. Dans notre cas, notre transformateur est d'un type spécial pour fonctionner sur une impédance de 600 ohms (ceux qui font de la radio emploient d'ailleurs le terme "600 ohms" pour désigner le téléphone).

Comme on trouve sur les lignes de télécommunications divers signaux et parasites souvent très violents, on va se protéger contre les surtensions par un montage très simple constitué de deux diodes zeners en série. Ainsi les signaux impulsionnels et les parasites dépassant la tension de référence des diodes zeners seront tout simplement court-circuités, ce qui évite de prendre l'entrée du montage pour un fusible.

Le convertisseur

Nous voici en sortie de notre 7910 ou 7911, avec des signaux numériques et non plus analogiques mais toujours avec deux vitesses : 1200 bauds vers l'Amiga et 75 bauds que devrait sortir l'Amiga : on va convertir tout cela avec un circuit que nous verrons en détail plus tard.

Il reste aussi à mettre les signaux aux normes RS232, c'est loin d'être le plus compliqué.

Le détecteur de sonnerie

Votre modem est terminé, et vous l'avez branché sur votre standard téléphonique (pas sur la ligne des télécoms, même les normes respectées ils n'aiment pas cela).

Vous voilà prêt à transmettre et à recevoir vos fichiers, dessins, jeux, etc. par la voie la plus rapide, c'est-à-dire une simple ligne téléphonique ! Il est parfois bon de laisser votre Amiga attendre que l'on vienne le déranger dans son demi-sommeil, pour qu'il se mette automatiquement à dialoguer avec vous ou votre correspondant (serveur mono-voie comme le H20 du DP par exemple).

Montage modem
Figure 3

Montage modem
Figure 4

Les concepteurs du standard RS232 ont prévu une broche pour cela : la broche RI (ring indicator). C'est une broche qui permet d'indiquer qu'un signal (sonnerie), vient de réveiller votre Amiga en demi sommeil (plutôt que vous), pour lui dire "je veux te causer un peu de quelque chose. Réveille-toi". Comme votre Amiga est convivial, il reconnaît ce signal via votre programme et se met à la disposition de cet interlocuteur.

Au fait, comment ça sonne sur une ligne téléphonique ? Comme les télécoms transmettent les signaux sur deux fils et en continu environ 48 V, il faut bien une autre norme pour la sonnerie. On envoie alors une tension alternative de plus de 70 V sur la ligne pour déclencher la sonnerie qui elle est en alternatif, et qui n'est donc pas dérangée par les signaux en continu.

D'accord, cela n'arrange pas nos affaires mais il n'y a pas autre chose à faire que composer avec ce qui nous est imposé !

Avant le transformateur, on va brancher une dérivation qui va permettre de détecter sur la ligne un signal alternatif. Pour cela, on va mettre en série un condensateur pour arrêter le continu. Ensuite, un pont de diode pour transformer l'alternatif en continu. Comme on est quand même branché sur la ligne en direct on va faire une isolation : avec un transformateur ? Non, le transformateur ne laisse pas passer le continu mais juste l'alternatif. On va prendre un optocoupleur tout simple comme il y en a dans les interfaces de la norme MIDI pour les synthétiseurs (la lumière permettant aussi de transmettre un signal d'un point à un autre avec la meilleure isolation possible).

Nous voici avec la sortie d'un optocoupleur. Qu'allons-nous en faire ? Tout d'abord, avertir la broche RI de la RS232 et après commander un relais temporisé, pour permettre la commutation du modem à la place de votre téléphone.

La temporisation sera choisie entre 3 et 5 trains d'impulsions (sonneries), pour permettre de décrocher le téléphone si besoin s'en fait sentir (snif... non le modem n'a pas grillé !).

Montage modem
Figure 5

Transformations temporelles

Dans cette partie nous verrons comment tricher avec les données séries ou parallèles. Notre série sur le modem continue avec l'UART...? C'est la partie du montage qui symétrise les données de 75 Bauds -> 1200 Bauds ou l'inverse au besoin !

Vous avez trois figures qui représentent :
  • Figure 6 : le circuit intégré tel qu'il est présenté sur les documents des constructeurs.
  • Figure 7 : la façon dont on va s'en servir.
  • Figure 8 : les principaux signaux en fonctionnement.
Montage modem
Figure 6

Montage modem
Figure 7

Montage modem
Figure 8

On commence par le plus rébarbatif : savoir à qui l'on a affaire. Au circuit AY-3-1015. Pourquoi ce circuit plutôt qu'un autre plus récent ? Car il est très largement employé par l'industrie et on le trouve dans presque toutes les bonnes épiceries ! C'est ce qui a motivé son choix plutôt qu'un autre.

L'UART

Un UART est un circuit qui permet de transformer les données séries en données parallèles et inversement, ce qui permet, quand les commandes externes sont prévues pour cela, de transformer également les vitesses de transmissions série -> série.

Comment ? On envoie à l'entrée de l'UART des données séries (voir figure 6), avec une horloge appropriée à leur vitesse. On récupère une sortie parallèle sur 8 bytes, que l'on introduit dans le tampon d'entrée parallèle qui le transmet au registre à décalage géré par une horloge différente, et on obtient une sortie série à une vitesse différente de celle d'entrée, sans avoir modifié les données. Le AY-3-1015 comprend, comme expliqué plus haut, trois sections avec des fonctions différentes :
  • Une partie (émission), qui transforme les données séries en données parallèles.
  • Une partie (réception), qui fait l'inverse de la première.
  • Une partie de contrôle et d'indicateurs, qui permet de gérer la totalité des deux autres parties ensemble ou séparément.
Les deux parties émission et réception fonctionnant de la même manière mais en inverse, on ne va s'intéresser qu'à l'une des deux : l'émission.

L'AY-3-1015 : brochage et signaux
  • Broche 01 - Alimentation positive +5 V.
  • Broche 02 - Non connectée.
  • Broche 03 - Alimentation de référence 0 V. (masse).
  • Broche 04 - /RDE : validation des données reçues.
  • Broche 05 - bit 7 de sortie parallèle.
  • Broche 06 - bit 6 de sortie parallèle.
  • Broche 07 - bit 5 de sortie parallèle.
  • Broche 08 - bit 4 de sortie parallèle.
  • Broche 09 - bit 3 de sortie parallèle.
  • Broche 10 - bit 2 de sortie parallèle.
  • Broche 11 - bit 1 de sortie parallèle.
  • Broche 12 - bit 0 de sortie parallèle.
  • Broche 13 - PE : erreur de parité.
  • Broche 14 - FE : erreur de bit d'arrêt.
  • Broche 15 - OR : débordement (deux bits quasi simultanés).
  • Broche 16 - /SWE : validation du mot d'état.
  • Broche 17 - RCP : horloge de réception des données.
  • Broche 18 - /RDAV : ligne de remise à zéro.
  • Broche 19 - DAV : données disponibles.
  • Broche 20 - SI : entrée série.
  • Broche 21 - XR : RAZ de tous les registres.
  • Broche 22 - TBMT : tampon de transmission vide.
  • Broche 23 - /DS : signal de prise de données.
  • Broche 24 - EOC : une donnée est complète (fin de caractère).
  • Broche 25 - SO : sortie série.
  • Broche 26 - bit 0 d'entrée parallèle.
  • Broche 27 - bit 1 d'entrée parallèle.
  • Broche 28 - bit 2 d'entrée parallèle.
  • Broche 29 - bit 3 d'entrée parallèle.
  • Broche 30 - bit 4 d'entrée parallèle.
  • Broche 31 - bit 5 d'entrée parallèle.
  • Broche 32 - bit 6 d'entrée parallèle.
  • Broche 33 - bit 7 d'entrée parallèle.
  • Broche 34 - CS : bits de commande.
  • Broche 35 - NP : bit de parité ou pas.
  • Broche 36 - TSB : nombre de bits d'arrêt (1 ou 2).
  • Broche 37 - NB2 : choix du nombre de bits par donnée (de 5 à 8).
  • Broche 38 - NB1 : choix du nombre de bits par donnée (de 5 à 8).
  • Broche 39 - EPS : choix de la parité (paire ou impaire).
  • Broche 40 - TCP : entrée d'horloge.
Comment cela fonctionne-t-il ?

Les données 7 ou 8 bits entrent dans le registre à décalage. Une fois plein, celui-ci les envoie dans le tampon de sortie. Pour cela, il se sert de l'horloge externe et des signaux de commande qui déterminent le format d'entrée des données. Voilà pour la partie émission des données (je suis sûr que cela vous a déjà donné d'autres idées. On y reviendra une autre fois).

Côté réception de données, on fait l'inverse à partir d'un mot 7 ou 8 bits en parallèle avec une autre horloge qui détermine la seconde vitesse.

Pourquoi une telle conversion

Cela est dû au mode V23 qui travaille sur deux canaux :
  • Le canal principal (broches TD et RD sur le 7910), qui est à 1200 Bds. Là, pas de problèmes pour dialoguer avec l'Amiga.
  • Et le canal de retour (broches BTD et BRD, ainsi que BCD sur le 7910), qui lui est à 75 Bds. C'est ce canal de retour qui a besoin d'être converti soit de 1200 Bds -> 75 Bds en émission ou en réception sur ce canal.
Mais alors il va falloir deux circuits identiques ? Non pas d'accord ! On ne fait qu'une chose à la fois, même si c'est très rapide. Donc on va commuter suivant le besoin ce circuit de conversion d'un besoin à un autre. Pour cela, on peut dire que le circuit se présente, vu du reste du montage, de la manière suivante : une entrée série, une sortie série, une horloge d'entrée, une horloge de sortie. Il va donc falloir commuter ces quatre points suivant un signal, ce signal sera délivré par la broche BCD du 7910 (détection du canal auxiliaire), qui détermine le besoin d'une réception à 75 Bds sur ce canal. Voilà le schéma global du fonctionnement du convertisseur de vitesse de transmission.

Pour commuter ces signaux on va se servir de 4066, circuit très répandu et bon marché. Comme les fréquences d'horloges de réception et d'émission doivent être 16 fois supérieures à la vitesse requise, on va partir de l'oscillateur à quartz du 7910, et arriver aux fréquences voulues par division, à l'aide d'un circuit 4040. Une porte inverseuse 4069, servira tout simplement à générer la commande inverse pour les commandes des commutateurs de 4066, qui ne doivent pas être dans le même état que les autres.

Pour adapter les signaux en tension entre la RS 232 et le modem, on va se servir de circuits 1488 et 1489, qui eux aussi, se trouvent à bon prix dans toutes les bonnes épiceries.

Les horloges : pour obtenir les horloges nécessaires au bon fonctionnement du circuit symétriseur, on va partir de l'horloge interne du 7910, qui est déterminée par le quartz de 2,4576 MHz. Comme les entrées d'horloges (RCP et TCP), doivent être 16 fois plus rapides que les vitesses d'échanges, on trouve :
  • Pour 75 Bds, 75x16 = 1200 Hz, soit 2,4576 MHz. 2,457600 Hz/2048 = 1200.
  • Pour 1200 Bds, 1200x16 = 19 200 Hz, soit 2,4576 MHz. 2,457600 Hz/128 = 19 200.
On reliera donc la broche XTAL1 du 7910, à la broche /clock du 4040, et on disposera de 19 200 Hz sur la broche 4 (Q7) du 4040, et 1200 Hz sur la broche 15 (Q11). Il ne restera plus qu'à commuter ces horloges soit sur SI ou SO de l'UART, suivant le besoin.

Pour les commutations, on va considérer que l'Amiga a la priorité pour envoyer du 75 Bds sur le canal de retour. On sa donc attendre que l'indicateur /BCD indique une réception sur le canal de retour, pour commuter l'UART en mode modem -> Amiga.

On se servira de 4066 pour commuter tout cela, le 4066 comporte quatre interrupteurs commandes par des signaux logiques individuels. Il suffit de les prendre par deux pour fabriquer des inverseurs en intercalant entre les deux commandes une inversion logique qui sera tout bêtement une porte NON d'un 4069 (voir figure 8).


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