FR2553246A1 - Procede de transmission de donnees par modulation par saut de frequence et module correspondant - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES TRANSMISSIONS DE DONNEES. UN MODULE DE TRANSMISSION DE DONNEES EN MODULATION PAR SAUT DE FREQUENCE 10, CAPABLE DE FONCTIONNER AUSSI BIEN EN EMISSION QU'EN RECEPTION, COMPREND NOTAMMENT UN MICROPROCESSEUR 11 QUI RECOIT LES DONNEES NUMERIQUES PROVENANT D'UNE LIGNE DE TRANSMISSION 17 PAR L'INTERMEDIAIRE D'UN LIMITEUR 22, ET QUI EMET DES DONNEES SUR LA LIGNE PAR L'INTERMEDIAIRE D'UN FILTRE PASSE-BANDE 21. LE MICROPROCESSEUR FONCTIONNE AUTOMATIQUEMENT EN RECEPTION LORSQU'UN DETECTEUR 24 DETECTE LA PRESENCE D'UN SIGNAL ENTRANT SUR LA LIGNE. APPLICATION AUX TRANSMISSIONS DES DONNEES DE FAIBLE CAPACITE.

Description

La présente invention concerne de façon générale un dispositif de

transmission de données, et elle porte plus particulièrement sur un module destiné à émettre et à recevoir des données en un mode de modulation par saut de fréquence. Il existe de nombreuses applications dans lesquelles il est nécessaire que des dispositifs ou des organes de commande numériques physiquement séparés échangent des données par l'intermédiaire d'une ligne de trans10 mission qui interconnecte les dispositifs Parmi les diverses techniques de transmission disponibles, la modulation par saut de fréquence (ou FSK) est plus couramment utilisée, à cause de sa simplicité relative La modulation par saut de fréquence est un procédé de transmis15 sion de données dans lequel les données sont constituées par des impulsions à une première fréquence pour représenter un " 1 " binaire et à une seconde fréquence, notablement différente, pour représenter un "O" binaire On module habituellement une source d'onde sinusoïdale de façon à la 20 commuter entre les deux fréquences, au moyen d'un circuit comprenant de nombreux composants discrets, pour coder les données sur un signal porteur A l'extrémité réceptrice,

on démodule le signal porteur pour décoder les données numériques, en utilisant un circuit différent, comprenant à 25 nouveau un grand nombre de composants discrets.

La source d'onde sinusoïdale est de façon caractéristique référencée à un ou plusieurs oscillateurs à

quartz qui oscillent à des fréquences relativement élevées.

On divise ces fréquences élevées pour les ramener aux fré30 quences porteuses exigées Il est cependant nécessaire de synchroniser les signaux de données avec le modulateur pour éviter une distorsion de phase au moment de la commutation entre les deux fréquences porteuses, c'est-àdire à la transition entre un "O" et un " 1 " dans le train de données La 35 distorsion de phase peut introduire des erreurs au moment

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de la démodulation du signal FSK.

Le brevet des E U A no 3 752 922 aborde ce problème Comme il est décrit dans ce brevet, on utilise un circuit logique comportant une seule source commandée par un quartz pour définir une durée pour le changement du signal sous forme d'impulsions qui est appliqué au circuit de sortie, pendant le temps du saut de fréquence, ce qui minimise la distorsion du signal au moment de la commutation La source de fréquence comprend deux générateurs, 10 parmi lesquels le premier est un générateur de signaux carrés piloté par quartz, tandis que le second est un générateur de signal qui synchronise le générateur piloté par quartz avec l'information qui est émise On convertit les ondes carrées résultantes en ondes sinusoïdales en utili15 sant un filtre actif Au point de transition pour la commutation de fréquence, ce circuit allonge le premier demicycle ou raccourcit le dernier demi-cycle de la fréquence porteuse Cette technique maintient la distorsion de phase à un niveau faible, mais elle rend difficile la détermi20 nation par un démodulateur d'un point précis auquel une

transition de bit s'est produite dans le train de données.

La complexité relative du circuit décrit pour le dispositif fonctionnant seulement en émission qui est représenté dans le brevet précité est de façon générale carac25 téristique de l'art antérieur On ne trouve pas dans l'art antérieur un circuit dans lequel on utilise des composants communs pour moduler et démoduler les données en modulation par saut de fréquence Dans des applications telles que des systèmes de gestion d'énergie, des transmissions de données 30 entre de nombreux dispositifs numériques exigent un module de transmission simple et économique pour être rentables Un tel module doit également être fiable et avoir relativement

peu de composants.

L'invention a donc pour but de procurer un module 35 de transmission destiné à moduler et à démoduler des données

numériques en format de modulation par saut de fréquence.

Un autre but de l'invention est d'éliminer la distorsion de phase dans un signal de données en modulation par saut de fréquence à la transition entre des bits "#O"f et " 1 ". Un autre but encore de l'invention est d'utiliser un grand nombre de composants communs pour moduler et pour démoduler des données en un format de modulation

par saut de fréquence.

Un but supplémentaire de l'invention est de procurer un module de transmission de données qui soit économique et d'utilisation générale.

L'invention consiste en un module de transmission de données en modulation par saut de fréquence, desti15 né à recevoir et à émettre des données en modulation par saut de fréquence sur une ligne de transmission Le module comprend un microprocesseur destiné à moduler et à démoduler les données qui sont respectivement émises et reçues en un format de modulation par saut de fréquence sur la 20 ligne de transmission, par l'intermédiaire d'un accès de sortie et d'un accès d'entrée du microprocesseur Il comporte également des moyens qui couplent sélectivement les

accès d'entrée et de sortie à la ligne de transmission, et des moyens destinés à commuter les moyens de couplage entre 25 l'accès d'entrée et l'accès de sortie.

Lorsqu'un signal de données en modulation par saut de fréquence entrant est présent sur la ligne de transmission, des moyens de détection de porteur produisent un signal de détection de porteur qui est appliqué au micropro30 cesseur Le microprocesseur réagit en faisant fonctionner le

module en un mode de réception pour démoduler le signal.

Un filtre passe-bande est prévu pour éliminer par filtrage le bruit parasite dans le mode de réception, et pour réaliser une mise en forme du signal de sortie dans le mode

d'émission Un amplificateur de sommation combiné avec le fil-

tre passe-bande forme un filtre réjecteur qui est destiné à être utilisé pour détecter la présence d'un signal

porteur sur la ligne de transmission.

D'autres caractéristiques et avantages de l'in5 vention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre du mode de réalisation préféré, et en

se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un schéma synoptique montrant les principaux éléments eonstitutifs du module conforme à 10 l'invention; la figure 2 est un schéma du module de transmission de données; la figure 3 est in organigramme qui montre la logique de commande qu'utilise le microprocesseur pour mo15 duler des données; et la figure 4 est un organigramme qui montre la

logique de commande qu'utilise le microprocesseur pour démoduler des données.

On considèrera maintenant la figure 1 sur laquel20 le le module de transmission de données est désigné de façon générale par la référence 10 Le module est représenté sur cette figure sous forme synoptique, avec le microprocesseur 11 connecté dans le circuit pour moduler et démoduler des données selon un format de modulation par saut de 25 fréquence (FSK) Les données qui sont émises peuvent être générées par d'autres programmes fonctionnels internes au: microprocesseur 11 Cependant, dans le mode de réalisation préféré, les données numériques entrent dans le microprocesseur 11 et sortent de celui-ci par l'intermédiaire de li30 gnes de données 12 Les lignes de données 12 peuvent consister en un accès ou "port" série ou parallèle, et dans le cas d'un accès série, elles n'exigent que deux conducteurs pour la transmission de données Un accès parallèle pourrait utiliser quatre ou huit conducteurs On utilise les lignes 35 de données 12 pour l'échange de données numériques avec un dispositif local externe tel qu'un autre microprocesseur (non représenté) Le module de transmission de données 10 reçoit de telles données à partir d'un dispositif relativement distant (qui n'est pas non plus représenté) ou émet les données vers un tel dispositif Les données qui sont reçues à partir de la source distante ou à partir de la source locale par l'intermédiaire des lignes de données 12 sont enregistrées temporairement dans une mémoire vive interne ayant une capacité de 128 multiplets La mémoire 10 vive est une zone tampon qui conserve un message jusqu'à ce qu'il puisse être réémis Dans le mode de réalisation préféré, le microprocesseur 11 est fabriqué par Nippon

Electric Company et il est du type NEC 8 OC 49 De nombreux autres microordinateurs conviendraient pour cette utili15 sation.

Les données qui proviennent d'une source située à distance entrent dans le microprocesseur 11 par un accès d'entrée 13 Le microprocesseur est programmé de façon à déterminer la fréquence de l'onde carrée entrante, et à 20 interpréter les données comme une série de bits Inversement, le microprocesseur 11 est également programmé de façon à générer des impulsions d'ondes carrées en un format de modulation par saut de fréquence, pour l'émission vers un récepteur situé à distance, par l'intermédiaire d'un 25 accès de sortie 14 Un accès de sortie supplémentaire 15 fournit un signal de sélection de commutation qui fait fonctionner sélectivement le module 10 en un mode de réception ou en un mode d'émission Un accès d'entrée 16 permet l'entrée d'un signal pour une interruption vectorisée, pour aler30 ter le microprocesseur 11 du fait qu'un signal en modulation par saut de fréquence arrive sur une ligne de transmission 17, afin de permettre la sélection du mode de démodulation

du microprocesseur.

Les signaux présents sur la ligne de transmission 35 17 sont dans le format de modulation par saut de fréquence, consistant en impulsions d'ondes sinusoidales de deux

fréquences porteuses différentes Les données transmises sur les lignes acheminent une information numérique d'une nature binaire, formée par des " 1 " et des " O " (signaux et 5 espaces), dans laquelle on utilise une fréquence porteuse pour représenter un " 1 " et l'autre fréquence pour un " O ".

La ligne de transmission 17 est associée au module 10 par l'intermédiaire d'un transformateur d'entrée/gortie 18 qui isole électriquement les circuits du module par rapport à 10 la ligne de transmission, et qui assure en outre l'adaptation d'impédance entre les circuits du module 10 et la ligne de transmission 17 Lorsque le microprocesseur 11 est prêt à émettre des données dans le format de modulation par saut de fréquence, l'accès de sélection de commutateur 15 15 émet un signal vers des commutateurs électroniques 19 et 20 Les commutateurs 19 et 20 laissent passer le signal sous forme d'onde carrée qui est émis par l'accès 14 vers l'entrée d'un filtre passe-bande 21 et ensuite de sa sortie vers le transformateur 18 Le filtre passe-bande 21 travail20 le sur les signaux sous forme d'ondes carrées que génère le microprocesseur 11, en les transformant en ondes sinusoldales aux deux fréquences porteuses Dans le mode de réalisation préféré, on utilise une fréquence porteuse de

1205 hertz pour représenter un bit "O", avec 8 demi cycles 25 de la fréquence porteuse par bit dans le train de données.

On utilise une fréquence porteuse de 2251 hertz pour un bit " 1 ", avec quinze demi-cycles de porteuse par bit Ceci donne des cadences de baids respectives de 301,3 et 300,2 qui constituent une approximation de la norme correspondant à une ca30 dence nominale de 300 bauds qu'on utilise couramment dans des

modems téléphoniques pour la transmission de données.

L'état "normal" pour les commutateurs électroniques 19 et 20 correspond à la position opposée à celle représentée sur la figure 1, c'est-à-dire le mode de réception.

Des données qui arrivent sur la ligne de transmission 17 tra-

versent le transformateur 18 et sont introduites (avec le bruit présent sur la ligne) par l'intermédiaire du filtre passe-bande 21 Le filtre 21 réduit notablement le bruit parasite aux fréquences inférieures à 1 kilohertz et supé5 rieures à 2,4 kilohertz Le signal de sortie filtré est appliqué à l'entrée du limiteur 22 qui convertit le signal porteur sous forme d'onde sinusoïdale en une onde carrée avec une amplitude permettant son application à l'accès d'entrée 13 du microprocesseur 11 Le signal fil10 tré est également appliqué à l'amplificateur de sommation 23, en compagnie du signal non filtré provenant du transformateur 18 Le filtre passe-bande 21 et l'amplificateur de sommation 23 constituent conjointement un filtre réjecteur dont le signal de sortie est appliqué à un compara15 teur 24 L'amplitude du signal de sortie du filtre réjecteur est comparée à celle du signal de sortie du filtre passe-bande 21 pour déterminer si un niveau de signal contenu dans la bande de fréquences passante désirée du filtre 21 est présent sur la ligne de transmission 17 En sup20 posant qu'un signal soit présent dans la bande, le signal de sortie du comparateur 24 est appliqué à l'accès d'entrée 16, ce qui fait passer le microprocesseur 11 dans le mode de réception, ou de démodulation Les signaux qui arrivent

sur l'accès 13 sont ainsi convertis en données binaires qui 25 sont enregistrées dans la mémoire vive interne et sont ensuite émises par les lignes de données 12 vers un dispositif numérique local.

On va maintenant considérer la figure 2 sur laquelle le schéma synoptique de la figure 1 est présenté sous la 30 forme d'un schéma électronique plus détaillé montrant les éléments constitutifs qui forment le mode de réalisation préféré du module 10 L'accès de sortie 14 est connecté au

point de connexion commun de deux résistances 31 et 32 de même valeur, dont les extrémités opposées sont connectées 35 entre une source d'alimentation de + 5 volts et la masse.

L'accès de sortie 14 est du type à "collecteur ouvert" et exige une résistance de charge Un train d'impulsions sous forme d'ondes carrées produit par le micro-ordinateur 11 varie entre environ 0,7 volt et la masse, du fait de la combinaison des résistances 31 et 32 et du transistor 33 Le transistor 33 se sature dans un état conducteur lorsque l'impédance d'entrée sur l'accès de sortie 14 passe à une valeur élevée, à chaque demi-cycle de l'onde carrée Deux résistances 34 et 35 sont connectées au collec10 teur du transistor 33, et l'autre extrémité de la résistance 34 est connectée à une source d'alimentation continue de 10 volts L'extrémité opposée de la résistance 35 est connectée à la fois au condensateur 36 et à l'entrée 37 du commutateur électronique 19 Le condensateur 36 est ainsi soumis à un potentiel de charge provenant d'une source de 10 volts lorsque le transistor 33 ne conduit pas, et il se décharge par la résistance 35 et le transistor 33 lorsque ce dernier conduit Le signal de sortie du microprocesseur 11 sur l'accès 14, se présentant sous la forme 20 d'une onde carrée, produit une tension en rampe aux bornes du condensateur 36 qui se charge et se décharge alternativement, à la fréquence du signal de sortie sous la forme d'une onde carrée Le niveau de tension de charge du condensateur 36 est transmis à son tour par le commutateur élec25 tronique 19 lorsque le commutateur est dans le mode de transmission, et il apparaît sur la borne de -sortie 38 à partir de laquelle il est appliqué à la résistance 39, à

l'entrée du filtre passe-bande 21.

Le filtre passe-bande 21 comprend une section passe-bas à deux p 8 les et une section passe-haut à deux pôles connectées en série Dans la section passe-bas à deux p 8 les, les résistances 39 et 40 et les condensateurs 41, 42 et 43 sont connectés aux entrées inverseuses et non inverseuses d'un amplificateur opérationnel 44 On choisit les valeurs de ces condensateurs et résistances pour permettre le passage à travers l'amplificateur opérationnel 44, jusqu'à sa sortie, des fréquences inférieures à la fréquence de coupure supérieure La sortie de l'amplificateur opérationnel 44 est connectée par le condensateur 45 et le conden5 sateur 46 à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel 48 Les résistances 47 et 49, en combinaison avec les condensateurs 45 et 46,sont sélectionnées pour permettre à l'amplificateur opérationnel 48 de fonctionner en filtre passe-haut, de façon que les fréquences su10 périeures à la fréquence de coupure inférieure puissent

passer vers la sortie de l'amplificateur opérationnel 48.

Le signal de sortie du filtre passe-bande 21 est appliqué à l'entrée 50 du commutateur électronique 20 Le signal

filtré est transmis vers la borne 51 du commutateur élec15 tronique 20 et vers l'enroulement 52 du transformateur 18.

Deux diodes zener 53 et 54 sont connectées tête-bêche aux bornes de l'enroulement 52 et elles ont pour fonction de limiter les niveaux de tension aux bornes de l'enroulement à moins de 12 volts, pour la protection des circuits con20 tenus dans le module 10 L'autre côté de l'enroulement 52 est référencé à un niveau de 10/2 volts provenant de l'alimentation continue Les ondes sinusoïdales provenant de la borne 51 du commutateur électronique 20 sont ainsi référencées au niveau de 10/2 volts et s'étendent entre O et 25 10 volts par rapport au potentiel de la masse Le transformateur 38 applique ce signal porteur à la ligne de transmission 17, pour la transmission vers un dispositif situé

à distance.

Les commutateurs électroniques 19 et 20 sont placés dans le mode d'émission par un signal provenant de l'accès de sortie 15, comme indiqué ci-dessus L'accès de sortie 15 absorbe du courant et il exige des résistances et 26 connectées entre la source continue de 10/2 volts et la masse, pour polariser la base d'un transistor 27 lors35 que l'accès 15 est à l'état haut Dans ces conditions, le transistor conduit un courant provenant de la source continue de 10 volts, et ce courant circule dans la résistance 28, ce qui fait tomber le niveau de signal aux entrées 75 et 76 des commutateurs électroniques 19 et 20. 5 Lorsque des données arrivent sur la ligne de transmission 17, le signal passe par le transformateur 18 et apparaît sur l'enroulement 52 sous la forme d'un train d'impulsions d'ondes sinusoidales Du fait que l'état normal des commutateurs électroniques 18 et 20 correspond au 10 mode de réception, le signal entrant sous forme d'ondes sinusoidales est appliqué à la borne 77 du commutateur électronique 19, et après avoir traversé ce dernier, il sort sur la borne de sortie 38 à partir de laquelle il entre dans le filtre passe-bande 21 par l'intermédiaire de la résistance 39, comme expliqué précédemment Dans le mode de réception, le filtre passe-bande 21 élimine le bruit situé à l'extérieur de la plage passe-bande désirée, tout en permettant le passage avec une atténuation minimale des deux fréquences désirées de 1205 hertz et 2251 hertz Le 20 signal de sortie du réseau de filtre passe-bande 21 est appliqué à la borne 51 du commutateur électronique 20 et sort par la borne 70 qui est connectée à la résistance

d'entrée 80 de l'amplificateur opérationnel 81.

La résistance 80 et l'amplificateur opération25 nel 81 forment le limiteur 22 dont la fonction est de convertir une onde sinusoïdale comprise entre les niveaux O et 10 volts et centrée à un point de référence de 10/2 volts, en une onde carrée comprise entre O et 5 volts On effectue ceci en comparant le signal d'entrée qui est ap30 pliqué par la résistance 80 à l'entrée inverseuse de l'amplificateur 81 avec un signal de 10/2 volts qui est appliqué à l'entrée non inverseuse La sortie du comparateur 81 est du type à collecteur ouvert, et elle est connectée par

une résistance 82 à une source fournissant une tension d'ali35 mentation continue de 5 volts La résistance 82 fait fonc-

il tion de résistance de charge connectée à la borne d'alimentation positive, de façon que l'accès d'entrée 13 voit une

onde carrée dans la plage de O à 5 volts.

Le signal de sortie provenant de la borne 70 est également appliqué par la résistance 63 à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur de sommation 61 La résistance 64, qui a la même valeur que la résistance 63, est connectée entre cette borne et la tension continue de 10/2 volts. Le signal non filtré provenant de l'enroulement 52 est appli10 qué à l'entrée inverseuse de l'amplificateur de sommation 61 par l'intermédiaire de la résistance 60 Une résistance de réaction 62 connecte la sortie de cet amplificateur à

l'entrée inverseuse.

L'amplificateur 61, combiné avec le filtre passe15 bande 21, constitue un filtre réjecteur ayant une fréquence de résonance égale à celle du filtre passe-bande 21 On obtient la fonction de réfection en faisant la somme du signal filtré en mode passe-bande et du signal non filtré provenant de l'enroulement 52 A la fréquence de résonance, les signaux filtré et non filtré s'annulent mutuellement de façon complète, à cause d'un déphasage de 1800 dans le signal filtré Du fait que les deux fréquences porteuses sont décalées de part et d'autre de la fréquence de résonance du filtre passe-bande 21, elles sont déphasées d'une valeur autre que 180 par rapport au signal non filtré, et si elles sont présentes sur l'enroulement 52, elles apparaissent à la sortie de l'amplificateur 61 avec un niveau atténué Le bruit hors bande n'est pas atténué du tout On redresse ce signal de sortie avec la diode 65 et on le filtre avec le condensateur 66 pour donner un niveau continu moyen Or applique le niveau continu filtré à l'entrée non inverseuse du comparateur 69, qui est également connectées la masse par la résistance 68 La résistance 68 a pour fonction de décharger le condensateur 66 en laissant fuir la charge vers la

masse, lorsqu'aucun signal n'est présent à la sortie de l'am-

plificateur opérationnel 61.

Le signal filtré provenant de la borne 70 est également appliqué à un côté du condensateur 72, par l'intermédiaire de la diode 71 qui en effectue un redressement à simple alternance La charge présente sur le condensateur

72 représente la tension continue moyenne du signal filtré.

Les résistances 73 et 74 ont la même valeur et elles sont connectées entre la source d'alimentation à 10 volts et la masse Elles ont pour fonction de polariser l'entrée inver10 seuse du comparateur 69 à un niveau de 5 volts Le condensateur 72 se décharge par la résistance 74 quand aucun signal n'arrive par la diode 71 Le circuit comparateur 24 compare ainsi le signal filtré avec le signal de sortie du filtre réjecteur, c'est-à-dire le signal de sortie de l'amplifica15 teur de sommation 23, et il absorbe un courant à partir d'une résistance de charge 78 qui est connectée entre la source de tension continue de 5 volts et l'accès d'entrée 16, lorsque le niveau de signal sur l'entrée inverseuse est supérieur au niveau de signal sur l'entrée non inverseu20 se du comparateur 69 Sous l'effet de la chute du niveau de tension sur l'accès d'entrée 16, le microprocesseur 11 passe au mode de démodulation ou de réception, grâce à quoi il réagit au signal sous forme d'onde carrée qui est appliqué à l'accès d'entrée 13 Dans le cas o un bruit excessif est 25 présent sur la ligne de transmission 17, la tension continue moyenne qui est appliquée à l'entrée inverseuse du comparateur 69 est supérieure à la tension continue moyenne qui est appliquée à l'entrée inverseuse à partir du filtre passebande 21 Ce déséquilibre empêche le comparateur d'absorber 30 du courant à partir de la source continue de 5 volts, par l'intermédiaire de la résistance 78, ce qui maintient la tension continue appliquée à l'accès d'entrée 16 à un niveau de volts Ce niveau continu appliqué à l'accès d'entrée 16 empêche le microprocesseur 11 de passer dans le mode de récep35 tion lorsqu'un bruit excessif sur la ligne de transmission

17 perturberait la réception de données valides.

Le niveau de 10/2 volts qui est indiqué en divers points sur la figure 2 est obtenu au moyen du circuit diviseur de tension comprenant les résistances 83 et 84 qui sont connectées entre la tension continue de 10 volts et la masse La connexion commune aux résistances 83 et 84 est ellemême connectée au condensateur 85 dont l'autre côté est référencé à la masse Le condensateur

est prévu en tant que filtre pour cette tension conti10 nue Les alimentations continues de 5 et 10 volts sont obtenues à partir d'une source de tension continue qui n'est pas représentée sur le schéma De telles alimentations continues sont bien connues de l'homme de l'art et il n'est pas nécessaire de les envisager ici de façon plus détail15 lée.

Les fonctions qu'accomplit le microprocesseur 11 en effectuant la modulation et la démodulation de données pour l'émission et la réception avec le format de modulation par saut de fréquence sont enregistrées dans une mé20 moire morte interne, en compagnie d'autres fonctions que le microprocesseur doit remplir La logique nécessaire pour réaliser la modulation de données binaires en un format d'onde carrée est représentée sous forme d'organigramme sur la figure 3 Le mode d'émission est déclenché sous 25 l'effet d'autres instructions, qui peuvent être générées de façon interne par le microprocesseur 11 ou peuvent provenir d'un dispositif externe Lorsque des données doivent être émises, la logique pour le mode d'émission positionne les commutateurs analogiques 19 et 20 dans la position d'émission, et elle prélève dans la mémoire vive interne le premier mot binaire dans le message qui doit être converti en format de modulation par saut de fréquence Un message pourrait comprendre 2 à 16 mots de 8 bits, comportant chacun un bit de départ et un bit d'arrêt, en fonction du dis35 positif avec lequel le module 10 est utilisé Du fait que le premier bit dans le mot est égal à un " O ", la logique du programme se branche du côté gauche et passe à un sousprogramme de comptage dans lequel elle attend que 99 cycles machine se soient écoulés Chaque cycle machine est une période fixe dont la durée est déterminée par le quartz de référence de base de temps 84 qui est connecté au microprocesseur 11 Dans le mode de réalisation préféré, la fréquence du cycle d'instruction est de 238,6 kilohertz et chaque cycle machine dure 4,19 microsecondes Apres 99 cy10 cles machine, le microprocesseur 11 complémente le signal de sortie de données, c'est-à- dire qu'il transforme un signal de sortie à l'état haut en un signal de sortie à l'état bas ou inversement, pour le second demi-cycle de la fréquence qui est générée Il effectue ensuite un con15 trôle pour voir si 8 demi-cycles de la fréquence porteuse sont achevés et, dans la négative, il retourne à l'attente de l'écoulement d'une durée supplémentaire de 99 cycles machine, pour générer le demi-cycle suivant de la fréquence porteuse Lorsque les 8 demi-cycles de la fréquence porteu20 se sont achevés, le microprocesseur effectue un contrôle pour voir si le dernier bit dans le mot à émettre est terminé (c'est-à-dire si 10 bits ont été émis, le dernier bit étant un bit d'arrêt) et, dans la négative, il retourne au point auquel le-bit suivant est contrôlé pour déterminer 25 s'il s'agit d'un "zéro" ou d'un "un" En supposant que le bit suivant soit un " 1 ", la logique de la machine attend pendant 53 cycles machine, complémente le signal de sortie de données et effectue un contrôle pour voir si 15 demi-cycles de la fréquence porteuse sont achevés Dans la négative, 53 cycles machine supplémentaires s'écoulent avant que les données soient à nouveau complémentées Ceci est répété jusqu'à ce que 15 demi-cycles de la fréquence porteuse soient achevés Lorsque les 15 demicycles sont achevés, et après l'achèvement du bit d'arrêt dans le mot, lalogique effectue 35 un contrôle pour voir si le dernier mot dans le message a été émis et, dans la négative, elle se recycle pour le mot suivant Finalement, après l'émission du dernier mot, les commutateurs analogiques 19 et 20 sont à nouveau commutés dans le mode de réception et la logique de commande quitte le mode d'émission. En considérant maintenant la figure 4, on note que la logique qui est enregistrée dans le microprocesseur 11 passe au mode de réception sous l'effet du passage au niveau logique bas, c'est-à-dire de la chute d'une tension 10 continue de 5 volts à une tension continue d'environ 0,2 volts,du signal de détection de porteuse qui est appliqué à l'accès 16 L'apparition d'une tension basse sur l'entrée 16 dirige la logique du programme vers la détection du

front montant d'un bit de départ.

Lorsque des données sont émises en format de modulation par saut de fréquence, l'émission initiale est un bit " 1 " Celui-ci est suivi par un bit de départ, " O ", qui est lui-même suivi de façon caractéristique par huit bits formant un mot et par un bit d'arrêt " 1 " Dans la détection 20 du front avant d'un bit de départ, le microprocesseur 11 calcule une moyenne tournante de chaque demi-cycle conformément à la relation: MOY/2 + PERIODE/2 =Nouvelle MOY, en désignant par MOY/2 la période moyenne du demi-cycle précédent diviséepar 2, et par PERIODE/2 la période du demi25 cycle courant divisée par 2 Lorsque "Nouvelle MOY" dépasse un seuil qui est de 85 % de la période d'un demi-cycle pour un bit de départ, la logique considère que le front avant

du bit de départ ou d'un bit "O" a été détectée.

La logique règle ensuite un temporisateur interne 30 dans le microprocesseur 11 sur la période correspondant à un bit, de façon à pouvoir trouver le front avant du bit suivant dans l'émission Les quatre demi-cycles suivants de la porteuse sont mesurés, en termes de période, en comptant des cycles d'instruction du microprocesseur 11 qui apparaissent

dans chaque demi-cycle de la porteuse de réception Si la pé-

riode mesurée des quatre demi-cycles correspond à une fréquence qui est supérieure à 1725 hertz, un bit " 1 " est introduit dans le mot qui est enregistré dans la mémoire vive interne Dans la négative, un bit " O " est introduit dans le mot La fréquence de 1725 hertz est située en position médiane entre les fréquences porteuses qui correspondent respectivement à un bit " 1 " et un bit " O " Lorsque le nombre approprié de demi-cycles pour le bit particulier qui est détecté a été reçu, le temporisateur de bit arrive 10 à la fin de sa durée de temporisation et la logique demande si le mot qui est assemblé en mémoire est achevé Dans

la négative, la logique se recycle pour régler le temporisateur sur la durée d'un bit " 1 ".

Une fois que le mot est achevé, la logique ef15 fectue un contrôle pour voir si le message est achevé, ce qui est déterminé soit par un format défini à l'avance pour les émissions de messages, soit par une information qui est envoyée dans un mot désigné à l'avance qui est émis vers le module de transmission 10 Si le message n'est pas achevé, la logique effectue un nouveau cycle pour détecter le front avant du bit de départ pour l'émission correspondant au mot suivant -Dans le cas contraire, la logique quitte le sous-programme de réception et passe à d'autres activités fonctionnelles pour lesquelles le micro25 processeur 11 peut être programmé Si le signal de détection de porteuse qui est appliqué à l'accès 16 vient à passer à l'état haut à un instant quelconque pendant la réception

d'une émission, le message en cours de réception est abandonné, du fait qu'il est considéré comme suspect à cause de 30 la possibilité de présence de bruit sur la ligne de transmission 17.

Si on utilisait un microprocesseur 11 notablement

plus rapide que ceux dont on dispose couramment à l'heure actuelle, il serait possible de moduler et de démoduler-des 35 données en format de modulation par saut de fréquence, di-

rectement sous la forme d'ondes sinusoidales couplées vers la ligne de transmission 17 par le transformateur 18 Cependant, le filtre passe-bande 21 et le limiteur 22 procurent une solution de remplacement économique qui permet de moduler et de démoduler des signaux sous forme d'ondes carrées au moyen du microprocesseur 11 Il est également possible de sélectionner d'autres fréquences porteuses et des cadences de baud différentes pour l'émission de données, en changeant la valeur de condensateurs et de résis10 tances qui sont utilisés dans le filtre 21 et en modifiant le programme On a choisi les fréquences porteuses utilisées dans le mode de réalisation préféré pour se conformer au standard de 300 bauds qui est couramment utilisé, de façon qu'il y ait un nombre entier de demi-cycles par 15 bit, que le bit soit un " O " ou un " 1 " En outre, les fréquences porteuses sont des multiples fixes de la fréquence du cycle d'instruction De plus, la norme Bell Telephone Standard 203 spécifie que des fréquences porteuses de 1200 et 2200 hertz sont optimales pour la cadence de 300 bauds Ces fréquences sont suffisamment faibles pour

que le micro-ordinateur 11 puisse moduler et démoduler, et elles ont une séparation suffisante pour pouvoir être différenciées aisément dans le mode de réception.

On peut utiliser divers autres composants pour 25 réaliser les éléments de circuit représentés sur la figure 1, comme par exemple des transistors discrets à la place d'amplificateurs opérationnels Ces modifications ainsi que d'autres apparaîtront aisément à l'homme de l'art et

il faut noter que,bien qu'on ait décrit l'invention en con30 sidérant un mode de réalisation préféré, de telles modifications ne sortent pas du cadre de l'invention.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1 Module de transmission de données en modulation par saut de fréquence, prévu pour la connexion à une ligne de transmission ( 17), caractérisé en ce qu'il com5 prend: (a) un microprocesseur ( 11) destiné à moduler et à démoduler des données qui sont respectivement émises et reçues en un format de modulation par saut de fréquence sur la ligne de transmission ( 17), ce microprocesseur comprenant un accès d'entrée ( 13) et un accès de sortie 10 ( 14) pour recevoir et pour émettre les données, (b) des moyens ( 18) destinés à coupler sélectivement l'un des accès d'entrée et de sortie ( 13, 14) à la ligne de transmission ( 17); et (c) des moyens ( 19, 20) destinés à commuter

les moyens de couplage entre l'accès d'entrée ( 13) et 15 l'accès de sortie ( 14).

2 Module de transmission de données en modulation par saut de fréquence selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens ( 24) destinés à détecter la présence d'un signal porteur sur la li20 gne de transmission ( 17) et à générer un signal de détection de porteur qui est appliqué à l'entrée du microprocesseur ( 11), grâce à quoi,à la réception du signal de détection de porteur, le microprocesseur démodule le signal entrant.

3 Module de transmission de données en modulation par saut de fréquence selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de couplage consistent en un transformateur ( 18).

4 Module de transmission de données en modula30 tion par saut de fréquence selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un détecteur de passage par zéro ( 22) qui est placé entre les moyens de commutation ( 19, 20) et l'accès d'entrée ( 13), et ce détecteur applique à l'accès d'entrée ( 13) du microprocesseur ( 11) une onde car35 rée d'amplitude constante en phase avec un signal de données

de réception en modulation par saut de fréquence.

Module de transmission de données en modulation par saut de fréquence selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de commutation comprennent 5 des premier et second commutateurs électroniques ( 19, 20) qui sont actionnés sous l'effet d'un signal de commutation

émis par le microprocesseur ( 11).

6 Module de transmission de données en modulation par saut de fréquence selon la revendication 5, carac10 térisé en ce qu'il comprend en outre un filtre passe-bande ( 21) placé entre les premier et second commutateurs ( 19, 20) et qui a pour fonctions d'éliminer par filtrage les signaux parasites lorsque le module reçoit des données,et

de mettre en forme un signal de sortie lorsque le module 15 émet des données.

7 Module de transmission de données en modulation par saut de fréquence selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un amplificateur de sommation ( 23) qui est connecté électriquement au filtre 20 passe-bande ( 21) et aux moyens de commutation ( 19, 20), et qui forme un filtre réjecteur en combinaison avec le

filtre passe-bande ( 21).

8 Module de transmission de données en modulation par saut de fréquence destiné à recevoir et à émettre 25 des données en modulation par saut de fréquence sur une ligne de transmission ( 17), caractérisé en ce qu'il comprend: (a) un microprocesseur ( 11) qui comprend une mémoire destinée à enregistrer un programme sous la commande duquel le microprocesseur module un signal de sortie dans un mode 30 d'émission de données en modulation par saut de fréquence, et démodule un signal d'entrée dans un mode de réception de données en modulation par saut de fréquence, le signal de sortie étant présenté sur un accès de sortie de données ( 14), tandis que le signal d'entrée est accepté sur un accès 35 d'entrée de données ( 13); ce microprocesseur ayant également pour fonction d'émettre un signal de sélection de mode et d'accepter un signal de détection de porteur indiquant la présence d'un signal entrant sur la ligne de transmission, en réagissant à ce signal de détection de porteur; (b) un transformateur ( 18) qu'on utilise pour coupler le module à la ligne de transmission ( 17); (c) des moyens ( 24) connectés électriquement à la fois au transformateur ( 18) et au microprocesseur ( 11), pour générer le signal de détection de porteur sous l'ef10 fet d'un signal entrant en modulation par saut de fréquence, présent sur la ligne de transmission ( 17); (d) un réseau de commutation ( 19, 20) connecté entre le transformateur ( 18), l'accès d'entrée ( 13) et l'accès de sortie ( 14), ce réseau de commutation réagissant 15 au signal de sélection de mode en connectant l'accès de sortie ( 14) au transformateur ( 18) dans le mode d'émission, et en connectant l'accès d'entrée ( 13) au transformateur ( 18) dans le mode de réception; et (e) un filtre passe-bande ( 21) connecté électri20 quement entre le transformateur ( 18) et l'un des accès d'entrée et de sortie ( 13, 14), l'accès qui intervient étant déterminé par le fait que le module est dans un mode

d'émission ou un mode de réception.

9 Module de transmission de données en modula25 tion par saut de fréquence selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un filtre réjecteur ( 21, 23) connecté électriquement entre le transformateur

( 18) et les moyens destinés à produire un signal de détection de porteur ( 24).

10 Module de transmission de données en modulation par saut de fréquence selon la revendication 9, caractérisé en ce que le filtre réjecteur est constitué par le

filtre passe-bande ( 21) et un amplificateur ( 23).

11 Module de transmission de données en modula35 tion par saut de fréquence selon la revendication 8, carac-

térisé en ce qu'il comprend en outre un détecteur de passage par zéro ( 22) connecté à l'accès d'entrée ( 13) du microprocesseur ( 11) et, par les moyens de commutation ( 19, 20) au filtre passe-bande ( 21) lorsque le module est 5 dans le mode de réception, et ce détecteur de passage par zéro applique à l'accès d'entrée ( 13) un signal sous forme d'onde carrée qui est en phase avec un signal sous forme d'onde sinusoidale qui traverse le filtre passe-bande

( 21) en provenant de la ligne de transmission ( 17).

12 Procédé de transmission d'information numérique d'un microprocesseur vers un autre, sur une ligne de transmission ( 17), en utilisant un format de modulation par saut de fréquence, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes:(a) on génère des ondes carrées 15 ayant des fréquences prédéterminées, dans l'un des microprocesseurs, sous la forme d'impulsions en modulation par saut de fréquence qui sont émises à un accès ( 14) de ce microprocesseur, conformément à un programme enregistré; (b) on filtre les impulsions de sortie sous forme d'ondes 20 carrées pour produire des ondes sinusoïdales de fréquences équivalentes; (c) on couple électriquement les impulsions de sortie filtrées à la ligne de transmission ( 17); (d) on détecte la presence des impulsions de modulation par saut de fréquence sous la forme d'ondes sinusoïdales sur la ligne de transmission, et on génère un signal de détection de porteur qu'on applique à l'autre microprocesseur; (e) on couple la ligne de transmission ( 17) à un accès d'entrée ( 13) de l'autre microprocesseur; et (f) on démodule les impulsions de modulation par saut de fréquence sous la 30 forme d'ondes sinusoïdales qui sont reçues sur l'accès d'entrée ( 13) de cet autre microprocesseur, pour interpréter l'information numérique conformément à un programme enregistré. 13 Procédé selon la revendication 12, caracté35 risé en ce que l'opération de démodulation des impulsions de modulation par saut de fréquence comprend l'opération qui consiste à convertir les impulsions de modulation par saut de fréquence sous la forme d'ondes sinusoidales en impulsions de modulation par saut de fréquence sous la forme d'ondes carrées de fréquences équivalentes, en utilisant un détecteur de passage par zéro ( 22). 14 Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'opération qui consiste à filtrer,à l'aide d'un filtre passe-bande ( 21),les

impulsions de modulation par saut de fréquence sous la for10 me d'ondes carrées qui sont appliquées à l'entrée du détecteur de passage par zéro ( 22).