Grâce au minuscule module MU1 nous allons pouvoir transmettre des données via radio UHF : il est doté d’une interface série TTL et sa vitesse de transmission est de 9 600 bps. Il fera merveille pour le contrôle à distance de machines ou centrales de télémesures tant il se prête volontiers à l’échange de données entre ordinateurs dans une rayon de 300 mètres.
En fait de commmunication sans fil, la technologie de nos jours n’est pas avare. Comment faire dialoguer entre eux deux ordinateurs ? On a l’embarras du choix des solutions ! On a Internet, le réseau GSM et on peut s’appuyer sur un serveur au moyen d’un modem GPRS. Seulement voilà : il faut payer la connexion GSM ou le transfert des données par le GPRS ; en outre, cette liaison “radiomobile” entre deux PC ne peut avoir lieu qu’à condition qu’on se trouve dans la zone de portée de l’opérateur (mais si le signal est faible ou inexistant ?). Et comment échanger des données entre des appareils qui doivent rester toujours connectés entre eux, sans dépenser des fortunes en téléphonie mobile ?
Notre solution
La solution est celle que vous propose cet article : un modem radio UHF assez puissant pour couvrir une distance de 300 mètres ; il est stable, économique et deviendra vite irremplaçable ; il s’agit du Circuit Design MU1, un modem, semblable à ceux que nous avons l’habitude d’utiliser avec nos ordinateurs pour nous connecter à Internet, mais il est sans fil (“wireless”). Les données modulent une porteuse UHF à 434 MHz exactement comme un modem téléphonique module en FSK sa porteuse sinusoïdale. Il permet de communiquer à une vitesse de 9 600 bps et, grâce à un circuit spécial, il peut travailler (dans la gamme 434 MHz non soumise à autorisation particulière) sur 64 canaux en utilisant la bande latérale. Ce qui signifie qu’il est possible de réaliser plusieurs connexions simultanées entre paires de radiomodems dans le même environnement sans interférences.
Le module MU1
Extérieurement le module se présente comme un parallèlépipède métallique sous lequel se trouvent deux lignes de broches disposées le long des petits côtés (voir figure 1 pour l’aspect extérieur et le schéma synoptique interne et figure 4 pour le brochage).
Comme tous les modems qui se respectent, il reçoit les commandes par les habituels signaux de contrôle du standard EIA RS232 (toutefois il travaille en niveau +/–12 V et non en TTL 0/5 V). Il est bien entendu bidirectionnel et opère en “half-duplex”, ou semi duplex.
Il est donc destiné à des applications industrielles (gestion à distance de machines outils automatisées, contrôle d’états des installations périphériques et des alarmes, etc.), mais aussi à la communication locale, par exemple entre plusieurs ordinateurs situés dans deux bâtiments d’une grande société et, pourquoi pas, entre deux PC de personnes habitant le même lotissement ou deux immeubles voisins.
Un tel modem radio peut également servir à décharger les données provenant de camions ou d’autocars qui rentrent de leur course à l’usine ou au dépôt et qui sont dotés de GPS enregistreurs. Mais les applications sont bien plus nombreuses que cet aperçu rapide et nous ne doutons pas qu’en lisant ces lignes vous avez déjà commencé à “gamberger” (c’est-à-dire à voyager dans votre tête) et peut-être même allumé la centrale de soudage.
Donc, résumons-nous : voici un modem sans fil qui va vous permettre de relier deux ordinateurs distants (jusqu’à 300 mètres en condition dégagée) sans passer par Internet ni par GSM et donc sans rien à payer (possibilité de laisser la liaison branchée en permanence si besoin).
Figure 1 : Le module MU1 et sa liaison série au PC.
Dans l’interface série, le module dispose des principales lignes de contrôle dont les modems traditionnels sont dotés, plus une nommée MODE qui définit les modes d’échange de données (commandes internes ou externes).
Figure 2 : Schéma synoptique du MU1.
A l’intérieur du module, en plus de l’oscillateur HF à PLL et du modulateur FSK, se trouve une CPU permettant d’interpréter les commandes arrivant au port série.
Figure 3 : Schéma électrique.
La “demoboard” (platine d’expérimentation) fournie par le constructeur pour la commande du port série incorpore un convertisseur de niveaux TTL / RS232 et vice-versa, nécessaire pour adapter les niveaux de l’ordinateur et du modem radio MU1.
Liste des composants
R1 ....... 470
R2 ....... 12 k
R3 ....... 1,8 k
R4 ....... 1 k
R5 ....... 1 k
R6 ....... 15 k
R7 ....... 1 k
R8 ....... 1 k
R9 ....... 1 k
R10 ...... 1 k
R11 ...... 1 k
R12 ...... 4,7 k
C1 ....... 470 μF 16 V électrolytique
C2 ....... 1 μF 16 V tantale
C3 ....... 2,2 μF 16 V électrolytique
C4 ....... 100 nF multicouche
C5 ....... 2,2 μF 16 V électrolytique
C6 ....... 2,2 μF 16 V électrolytique
C7 ....... 2,2 μF 16 V électrolytique
C8 ....... 2,2 μF 16 V électrolytique
C9 ....... 100 pF céramique
C10 ...... 100 pF céramique
C11 ...... 100 pF céramique
C12 ...... 100 pF céramique
C13 ...... 2,2 μF 16 V électrolytique
T1 ....... BC817
U1 ....... TK11230CN
U2 ....... ADM3222ARU
U3 ....... module MU1
L1 ....... 1 μH
L2 ....... 1 μH
L3 ....... 1 μH
L4 ....... 1 μH
L5 ....... 1 μH
L6 ....... 1 μH
LED1 ..... LED CMS
LED2 ..... LED CMS
LED3 ..... LED CMS
SW1 ...... interrupteur unipolaire
SW2 ...... poussoir normalement ouvert
CN1 ...... bornier pour ci au pas de 5 mm
CN2 ...... connecteur cuvette 9 pôles mâle pour ci
Sauf spécification contraire, toutes les résistances sont des 1/4 W à 5 %.
Figure 4 : Les broches du modem.
Le MU1 dispose de 14 broches DIL (sur deux lignes 2 x 7), les broches étant sur les petits côtés ; le tableau ci-dessous donne les lignes d’E/S identifiées par nom et fonction, selon les spécifications du constructeur. Vous trouverez davantage de détails et des informations d’applications sur le site Internet de Sylcom : www.sylcom.it ou en accédant directement à la page Web du Circuit Design (www.cdt21.com).
Le tableau ne comporte pas le connecteur coaxial de l’antenne, qui ne se trouve pas avec les autres contacts mais qui est situé latéralement, de façon à pouvoir fixer une antenne rigide ou le câble avec connecteur Taiko TEMPS-K01X-A1.
Les lignes de commande des LED (TX-LED et RX-LED) ont à l’intérieur une résistance série calculée pour limiter, avec 3,5 V d’alimentation, le courant consommé (on travaille en mode “sink”) à 1 mA. Avec 5 V il faut mettre en série une résistance externe de 1 k.
Les trois platines d’expérimentation (demoboards)
L’utilisation d’un radiomodem est fort simple : on le gère avec n’importe quel programme de communication sous Microsoft MS-DOS ou Windows (par exemple HyperTerminal) en ouvrant le port auquel on l’a connecté, ou bien par le logiciel (tournant sous Windows) que le constructeur fournit avec la “demoboard” ou platine d’expérimentation (voir photomontage de première page). Pour vous familiariser avec le produit, Sylcom Service nous fournit des platines de démonstration en trois versions RS232, USB et Ethernet : chacune transforme les signaux TTL série du module MU1.
- La platine RS232 est la plus simple car elle se borne à convertir les niveaux d’entrée de +/–12 V en 0/5 V et viceversa pour ceux de sortie, comme le veut le standard.
- La platine USB comporte un microcontrôleur permettant d’obtenir le protocole USB 2.0 en convertissant les signaux de l’Universal Serial Bus en TTL série.
L’adaptateur est compatible avec des appareils équipés en USB 1.1 (évidemment, la vitesse tombe alors à 60 Mbps, ce qui est plus que suffisant d’ailleurs, puisque la vitesse de transmission entre modems ne peut dépasser 9 600 bps).
La platine d’expérimentation à interface USB prend l’alimentation sur le connecteur USB qui la relie à l’ordinateur.
- La platine avec interface LAN Ethernet est peut-être la plus intéressante car elle permet de connecter le radiomodem à un réseau local et donc, par exemple, de la diviser entre plusieurs ordinateurs ou d’accéder par elle à plusieurs unités reliées en réseau. L’interface est une standard IEEE802.3 à 10/100 Mbits/s, donc pouvant fonctionner au sein d’un quelconque LAN Ethernet (LAN=“Local Area Network” ou réseau local).
Le logiciel fourni par le constructeur est unique pour les trois platines d’expérimentation ou “demoboards” : il comporte les commandes nécessaires au fonctionnement de la platine actuellement connectée.
Entrons dans les détails
Bien que simple en apparence, le MU1 n’en est pas moins structurellement assez complexe : c’est en effet toute une CPU qui acquiert les informations série et gère les signaux de contrôle RTS, DSR, etc., un gestionnaire de “reset”, une EEPROM, un codeur de données et un étage HF à PLL, modulé en fréquence par le signal numérique qu’il doit acheminer à travers l’éther.
Pour la version 434 MHz que nous examinons (le module existe aussi en 863-865 et 868-869 MHz) la fréquence de travail de la section radio est comprise entre 433,200 et 434,775 MHz et, dans cette gamme l’espacement des canaux étant de 25 kHz, on couvre, en bande latérale, un maximum de 64 canaux qui permettent à une paire de modems de toujours trouver un canal libre pour communiquer (la bande est en effet en utilisation libre et elle est envahie par les télécommandes et autres systèmes HF). La puissance d’émission de l’émetteur est de 10 mW (à 4-5 V d’alimentation) sur une antenne de 50 ohms et le module peut travailler entre 433 et 434 MHz sans aucune autorisation à obtenir.
L’étage de réception est très sensible (–108 dB, ce qui fait peu de μV). La consommation du module MU1 tout entier sous une tension de 5 V est de l’ordre de 32 mA en réception et 46 mA en émission. L’interface série comporte cinq lignes :
- RXD : canal de données à transmettre arrivant du DCE (ordinateur ou autre),
- TXD : données entrantes à envoyer au DCE,
- RTS (“Request To Send” ou “demande pour émettre“) : soit la sortie par laquelle le DCE dit à l’ordinateur qu’il peut transmettre et donc demande d’envoyer au RXD les données à émettre par radio),
- CTS : réponse du PC au “Request To Send” ou “prêt à émettre“, précisant quand le MU1 doit transmettre au port série, le long du TXD, les données reçues par le canal radio,
- MODE.
Les modes
Cette dernière définit le mode de fonctionnement qui peut être en commande (ligne au niveau logique haut) ou en texte ou bien en binaire (niveau logique bas). Par commande on entend que par la ligne de commande on lance les instructions en utilisant les commandes standards que le modem exécute. Pour transmettre des caractères (maximum 255), il faut envoyer, à travers le port série, les instructions adéquates et les caractères en question.
Le mode texte est en revanche l’émulation d’un terminal : il sert à transmettre en écrivant directement sur le clavier ce que l’on veut envoyer au modem et donc à l’ordinateur distant ; c’est le logiciel Circuit Design qui donne au modem, chaque fois que l’on presse une touche, la commande servant à la transmission. Ce que l’on écrit dans le cadre de commande est converti en caractères ASCII et transmis par le modem. Enfin, en binaire on envoie au modem les données à transmettre, directement au format binaire : ici aussi le programme engendre les instructions adéquates et les envoie au modem.
Les broches de la ligne série sont toutes du même côté et, sur la platine d’expérimentation, elles s’interfacent avec le port série de l’ordinateur (DB9 mâle) par l’intermédiaire d’un convertisseur ADM3222 : ce dernier est une puce Analog Devices, contenant des convertisseurs RS232/V.28, fonctionnant sous 3,3 V seulement d’alimentation et capables de transférer les données à une vitesse de 460 kbps.
L’ADM3222 n’ayant que deux convertisseurs bidirectionnels (deux TTL/RS232 et deux RS232/TTL) tous deux déjà pris par les lignes RXD, RTS, TXD, CTS, MODE est piloté par un transistor, dont la base reçoit les niveaux +/–12 V de la broche DSR du port COM ; le collecteur est relié directement à la ligne MODE et, quand le transistor est bloqué, la résistance de tirage (“pull-up”, maintien du niveau logique haut) interne de cette broche fait que les impulsions de contrôle soient au niveau TTL.
Quant à l’inversion opérée par T1, ce n’est pas un problème car le programme n’en tient pas compte En plus des cinq qu’on vient de décrire, le module comporte d’autres broches, parmi lesquelles la platine d’expérimentation n’utilise que INI et les sorties de commande des LED d’émission et de réception. Les autres ne servent pas mais peuvent être mises à profit dans d’autres applications, selon les indications du tableau de la figure 4.
Le logiciel de démonstration
Accordons maintenant un peu d’attention au logiciel fourni avec les platines d’expérimentation (rappelons-le, il n’y a qu’un logiciel, sur CD, pour les trois types de platines). Pour installer le logiciel, à partir du CD il faut sélectionner les commandes qui concernent la version de la platine choisie : pour nous c’est la MU1-RS (interface série). Après l’installation, dans le parcours indiqué, le dossier Circuit design est créé et quand on l’ouvre on trouve le sous dossier MU1-ep et, à l’intérieur, l’icône MU-1 : un clic dessus et le programme de démonstration s’ouvre.
Toutes les opérations sur les modules s’effectuent à partir de la fenêtre de dialogue qui apparaît et qui contient, en plus de la barre des menus et des commandes génériques (gestion et connexion ports) un certain nombre de cases et poussoirs.
Comme le rappelle la fenêtre de notification apparaissant après le lancement, il faut avant tout choisir dans le menu déroulant (en haut à droite) la version de platine d’expérimentation choisie (pour nous ici MU-RS2 434 MHz) et cliquer sur le poussoir COM Port, qui donne le numéro du port choisi (par exemple COM2 Port si on a choisi COM2).
Une fois la communication établie, la fenêtre de dialogue de la figure 7 s’ouvre : dans le cadre central on peut voir les commandes ou le texte inséré au clavier. Pour transmettre un texte, il suffit de cliquer sur le poussoir Tex. du cadre Command mode : on prédispose ainsi le programme à commander le modem afin qu’il transmette le texte tapé (mode texte ou terminal).
Tout ce qui est écrit dans la ligne de commande (cadre blanc) une fois envoyé apparaît dans le cadre, sans aucun suffixe. Rappelons que pour émettre il suffit de presser la touche Envoi ou de cliquer sur le poussoir Trans après avoir tapé le texte ou la commande. Les deux poussoirs d’option situés dans la zone Screen mode permettent d’opter pour la représentation ASCII ou pour l’héxadécimale.
Dans l’ordinateur qui reçoit, les données émises par l’autre ordinateur apparaissent en temps réel, toujours dans le cadre central. L’éventuel texte apparaît avec le suffixe *DR=xx. pour indiquer qu’il s’agit de données reçues.
Le module MU1 peut être géré par le programme fourni mais aussi par l’HyperTerminal de Microsoft Windows, exactement comme si c’était un modem filaire ; notez en outre qu’en réception le cadre de travail de l’HyperTerminal montre le texte émis par le PC distant comme le ferait le logiciel de la platine d’expérimentation.
A tout moment, avec un clic sur Clear Screen (ou en pressant sur le clavier la touche F7) on peut effacer le contenu du cadre central. Ceci vaut aussi pour la gestion du modem dans le sens le plus général, c’est-à-dire pour lui passer tout type de commande (par exemple pour le transfert de données) ou transmettre et recevoir des flux alphanumériques.
Figure 5 : Quand le programme fourni avec la “demoboard” est lancé, la première chose à faire est de définir le port série utilisé. Dans le menu Setting de la fenêtre de dialogue principale, choisir la commande Com port puis, dans le menu déroulant (port) cliquer sur la COM désirée et confirmer en cliquant sur OK.
Figure 6 : Une fois défini le port à utiliser pour la communication, cliquer dans la case Model name et, dans le menu déroulant, choisir le type de “demoboard” (pour nous MU-RS2 434 MHz) ; cliquer alors sur Com Port.
Figure 7 : Une fois le dispositif choisi, avec un clic sur COM Port on accède à la fenêtre de paramétrage du port ; là, si l’on confirme avec OK, on retourne à la fenêtre ci-contre, dans laquelle le poussoir COM Port prend le numéro du port de l’ordinateur auquel on a décidé de relier la “demoboard” série. La connexion commence alors : le modem est initialisé et il est prêt à transmettre les données que l’usager sélectionne à partir de la fenêtre (la blanche) de la ligne de commande. Pour changer le port série à utiliser, il faut passer par le menu Setting.
Figure 8 : Pour transmettre un texte, il suffit de cliquer sur le poussoir Tex à partir de la fenêtre Command mode ; ainsi on prépare le programme à recevoir des commandes sous forme de texte, c’est-à-dire à transmettre des textes. Tout ce qui est écrit dans la ligne commande (cadre blanc), une fois envoyé (il suffit de presser la touche Envoi ou de cliquer sur le poussoir Trans) apparaît dans le cadre sans aucun suffixe. Les poussoirs d’option situés dans la zone Screen mode permettent d’opter pour la représentation ASCII ou bien pour l’héxadécimale.
Figure 9 : Dans l’ordinateur qui reçoit, les données transmises depuis l’autre PC apparaissent en temps réel toujours dans le cadre central. L’éventuel texte apparaît avec le suffixe *DR=xx, pour indiquer qu’il s’agit de données reçues. Avec le programme fourni, le module MU1 peut être géré par l’HyperTerminal de Microsoft Windows comme si c’était un modem filaire (il reçoit en effet les principales commandes Hayes). Par exemple, en réception, le cadre de travail d’HyperTerminal visualise le texte transmis comme le ferait le logiciel de la “demoboard”.
Figure 10 : Les platines Txtest1 et Txtest2 (respectivement à gauche et à droite) contiennent les commandes pour l’envoi des flux de texte déroulant sur l’écran du PC de réception et d’images JPEG directement visualisées dans les cadres.
Le mode envoi et réception de texte
Mais le logiciel comporte aussi des fonctions de démonstration finalisées pour l’envoi de texte défilant et en les utilisant il suffit d’écrire ce qu’on veut faire apparaître sur un PC relié à l’autre modem et le programme produit les commandes voulues. Si on clique sur Txtest1 on accède au mode de transfert de texte, ce qui est écrit dans le cadre Data input line sera envoyé à l’ordinateur relié à l’autre modem, simplement en pressant Envoi ou F9, ou bien en cliquant sur le poussoir Transmit. Le texte est émis après la commande par clavier ou souris : le temps de l’émission est signalé par l’allumage rouge du témoin Tx et le cadre correspondant (Transmitting display) affiche le texte défilant.
La vitesse de défilement peut être réglée à volonté avec un clic dans la case Display speed et en écrivant une valeur comprise entre 5 et 255, ou bien en cliquant sur les petits poussoirs à triangles situés à droite de la case (ils permettent d’augmenter ou de diminuer la valeur).
A ce propos, la vitesse est inversement proportionnelle à la valeur du paramètre : maximale pour 5 et minimale pour 255. Il est possible aussi de choisir la couleur du texte envoyé en cliquant sur une des couleurs de la palette Color data sending button ; chaque variation peut être vérifiée dans le cadre Transmitting display, avant de procéder à la transmission.
L’ordinateur qui reçoit les données visualise la mention à condition que le programme y soit ouvert et que soit ouvert Txtest1 de la fenêtre de dialogue principale ; naturellement, le texte défile dans le cadre Receiving display, dont la case-témoin Rx clignote chaque fois que le modem récepteur détecte l’arrivée de nouvelles données. Le défilement aura lieu à la vitesse réglée sur l’ordinateur émetteur, soit comme l’indique le cadre Transmitting display de ce même PC. La couleur aussi sera celle réglée sur l’ordinateur émetteur.
Bien entendu, les changements de vitesse et de couleur, mais aussi de texte, apportées après l’émission, ne pourront apparaître sur l’ordinateur récepteur qu’après mise à jour, c’est-à-dire si on émet à nouveau.
Le logiciel permet une communication bidirectionnelle, au sens où à partir de Txtest1 deux usagers peuvent s’envoyer des messages de texte de 255 caractères au maximum (ils peuvent être alphanumériques ou des symboles graphiques spéciaux obtenus avec les tables ASCII et ANSI) et recevoir les réponses dans le cadre Receiving display.
L’échange d’images
De même que les textes, le logiciel permet d’envoyer des images, à condition qu’elles soient compressées au format JPEG et qu’elles ne dépassent pas 50 ko. Cliquons maintenant sur Txtest2 dont les cadres Receiving JPEG image et JPEG image for transmitting montrent, respectivement, les images que l’on reçoit et celles que l’on envoie. Pour envoyer une image au PC distant, on peut la choisir dans une des trois démonstrations proposées dans le cadre de droite, par un simple clic sur le poussoir Trans, ou en cherchant dans les fichiers de l’ordinateur. La petite case Tx clignotera en rouge pour indiquer que l’envoi des données est en cours et le cadre affichera l’image émise. La case Rx dans la zone Receiving JPEG image du PC récepteur clignotera en vert puis, la réception des données étant terminée, dans cette même zone, apparaitra l’image reçue.
Notez qu’en émission comme en réception, deux cadres situés respectivement sous Received JPEG image et JPEG image for Transmitting, montrent les données au format héxadécimal constituant les fichiers des images reçues ou envoyées. Le poussoir Open permet d’ouvrir la fenêtre de dialogue Explorateur de Windows, dans laquelle on peut aller chercher le fichier images que l’on veut transmettre.
L’échange de fichiers
Le logiciel de démonstration Circuit design permet enfin d’échanger des fichiers génériques n’excédant pas la taille de 50 ko.
Pour chercher le fichier à envoyer, cliquez sur Open dans le cadre File transmitting et, en le sélectionnant, faites un double clic sur son nom ou son icône. Il suffit alors d’un simple clic sur Trans (celui du cadre File transmitting) : la case Tx clignote en rouge pendant l’envoi à l’ordinateur distant et dans la fenêtre de dialogue de ce dernier Rx clignote en vert.
Pour l’échange de fichiers, aucun aperçu n’est requis, puisque les fichiers ne peuvent être vus ; les cadres en montrent toutefois le contenu sous forme de caractères héxadécimaux.
Pour tous les modes d’échange de données (fichiers, images) il n’est pas possible de transmettre et de recevoir simultanément, car le radiomodem travaille en demi duplex (donc si on reçoit, avant d’envoyer des données ou des images, il faut attendre la fin de la réception des informations transmises par le PC distant.
Souvenez-vous en outre que les images et les fichiers reçus sont sauvegardés dans le dossier où on a prélevé le dernier fichier transmis ou bien sur le bureau, dans le cas où le programme a été lancé pour la première fois ou si depuis la mise sous tension on n’a encore effectué aucune émission. Les fichiers sont sauvegardés par l’ordinateur récepteur et nommés selon la convention suivante : les images avec le nom testx et les textes avec test.tmp.
Dans le cas des textes, bien que l’extension soit du type tmp en réalité les fichiers correspondants s’ouvrent avec les mêmes programmes que ceux avec lesquels ils ont été créés dans l’ordinateur d’origine : un texte créé en Word apparaît comme test.tmp, mais avec un double clic sur son icône, si le PC qui l’a reçu a Word installé, le fichier s’ouvrira effectivement avec Word.
Conclusion
Les modules radio MU1 sont distribués par Sylcom Service (site www.sylcom.it ; email sylcom@sylcom.it) qui propose une “demoboard” pour rendre plus facile le développement des applications de ce module.
Si vous êtes intéressés par ce produit, vous pouvez aller télécharger sur le site, au format PDF, toute la documentation voulue et voir les notes d’application des modems et des platines d’expérimentation, mais encore des antennes et des accessoires, des logiciels d’émulation et une foule d’autres choses.
En fait de commmunication sans fil, la technologie de nos jours n’est pas avare. Comment faire dialoguer entre eux deux ordinateurs ? On a l’embarras du choix des solutions ! On a Internet, le réseau GSM et on peut s’appuyer sur un serveur au moyen d’un modem GPRS. Seulement voilà : il faut payer la connexion GSM ou le transfert des données par le GPRS ; en outre, cette liaison “radiomobile” entre deux PC ne peut avoir lieu qu’à condition qu’on se trouve dans la zone de portée de l’opérateur (mais si le signal est faible ou inexistant ?). Et comment échanger des données entre des appareils qui doivent rester toujours connectés entre eux, sans dépenser des fortunes en téléphonie mobile ?
Notre solution
La solution est celle que vous propose cet article : un modem radio UHF assez puissant pour couvrir une distance de 300 mètres ; il est stable, économique et deviendra vite irremplaçable ; il s’agit du Circuit Design MU1, un modem, semblable à ceux que nous avons l’habitude d’utiliser avec nos ordinateurs pour nous connecter à Internet, mais il est sans fil (“wireless”). Les données modulent une porteuse UHF à 434 MHz exactement comme un modem téléphonique module en FSK sa porteuse sinusoïdale. Il permet de communiquer à une vitesse de 9 600 bps et, grâce à un circuit spécial, il peut travailler (dans la gamme 434 MHz non soumise à autorisation particulière) sur 64 canaux en utilisant la bande latérale. Ce qui signifie qu’il est possible de réaliser plusieurs connexions simultanées entre paires de radiomodems dans le même environnement sans interférences.
Le module MU1
Extérieurement le module se présente comme un parallèlépipède métallique sous lequel se trouvent deux lignes de broches disposées le long des petits côtés (voir figure 1 pour l’aspect extérieur et le schéma synoptique interne et figure 4 pour le brochage).
Comme tous les modems qui se respectent, il reçoit les commandes par les habituels signaux de contrôle du standard EIA RS232 (toutefois il travaille en niveau +/–12 V et non en TTL 0/5 V). Il est bien entendu bidirectionnel et opère en “half-duplex”, ou semi duplex.
Il est donc destiné à des applications industrielles (gestion à distance de machines outils automatisées, contrôle d’états des installations périphériques et des alarmes, etc.), mais aussi à la communication locale, par exemple entre plusieurs ordinateurs situés dans deux bâtiments d’une grande société et, pourquoi pas, entre deux PC de personnes habitant le même lotissement ou deux immeubles voisins.
Un tel modem radio peut également servir à décharger les données provenant de camions ou d’autocars qui rentrent de leur course à l’usine ou au dépôt et qui sont dotés de GPS enregistreurs. Mais les applications sont bien plus nombreuses que cet aperçu rapide et nous ne doutons pas qu’en lisant ces lignes vous avez déjà commencé à “gamberger” (c’est-à-dire à voyager dans votre tête) et peut-être même allumé la centrale de soudage.
Donc, résumons-nous : voici un modem sans fil qui va vous permettre de relier deux ordinateurs distants (jusqu’à 300 mètres en condition dégagée) sans passer par Internet ni par GSM et donc sans rien à payer (possibilité de laisser la liaison branchée en permanence si besoin).
Figure 1 : Le module MU1 et sa liaison série au PC.Dans l’interface série, le module dispose des principales lignes de contrôle dont les modems traditionnels sont dotés, plus une nommée MODE qui définit les modes d’échange de données (commandes internes ou externes).
Figure 2 : Schéma synoptique du MU1.A l’intérieur du module, en plus de l’oscillateur HF à PLL et du modulateur FSK, se trouve une CPU permettant d’interpréter les commandes arrivant au port série.
Figure 3 : Schéma électrique.
La “demoboard” (platine d’expérimentation) fournie par le constructeur pour la commande du port série incorpore un convertisseur de niveaux TTL / RS232 et vice-versa, nécessaire pour adapter les niveaux de l’ordinateur et du modem radio MU1.
Liste des composants
R1 ....... 470
R2 ....... 12 k
R3 ....... 1,8 k
R4 ....... 1 k
R5 ....... 1 k
R6 ....... 15 k
R7 ....... 1 k
R8 ....... 1 k
R9 ....... 1 k
R10 ...... 1 k
R11 ...... 1 k
R12 ...... 4,7 k
C1 ....... 470 μF 16 V électrolytique
C2 ....... 1 μF 16 V tantale
C3 ....... 2,2 μF 16 V électrolytique
C4 ....... 100 nF multicouche
C5 ....... 2,2 μF 16 V électrolytique
C6 ....... 2,2 μF 16 V électrolytique
C7 ....... 2,2 μF 16 V électrolytique
C8 ....... 2,2 μF 16 V électrolytique
C9 ....... 100 pF céramique
C10 ...... 100 pF céramique
C11 ...... 100 pF céramique
C12 ...... 100 pF céramique
C13 ...... 2,2 μF 16 V électrolytique
T1 ....... BC817
U1 ....... TK11230CN
U2 ....... ADM3222ARU
U3 ....... module MU1
L1 ....... 1 μH
L2 ....... 1 μH
L3 ....... 1 μH
L4 ....... 1 μH
L5 ....... 1 μH
L6 ....... 1 μH
LED1 ..... LED CMS
LED2 ..... LED CMS
LED3 ..... LED CMS
SW1 ...... interrupteur unipolaire
SW2 ...... poussoir normalement ouvert
CN1 ...... bornier pour ci au pas de 5 mm
CN2 ...... connecteur cuvette 9 pôles mâle pour ci
Sauf spécification contraire, toutes les résistances sont des 1/4 W à 5 %.
Figure 4 : Les broches du modem.
| BROCHE | NOM | E/S | FONCTION |
| 1 | GND | E | Masse commune |
| 2 | VCC | E | Alimentation (3 à 5 V) |
| 3 | AF-MON | S | Test signal reçu et démodulé (sortie IF) |
| 4 | RSSI | S | Indicateur niveau du signal HF reçu |
| 5 | TX-LED | S | Sortie de commande LED émission : relier la LED au +5V avec en parallèle un condensateur de 470 pF |
| 6 | RX-LED | S | Sortie de commande LED réception : relier la LED au +5V avec en parallèle un condensateur de 470 pF |
| 7 | RX-MON | S | Monitoring du signal décodé |
| 8 | RESET | E | Reset de la CPU interne ; normalement ouvert, s’active en le mettant au 0 logique pendant au moins 1 ms |
| 9 | INI | E | Mis au 0 logique alors qu’on alimente le module, initialise le paramétrage de la CPU |
| 10 | MODE | E | Mode de gestion du modem : à zéro active le mode texte ou binaire, à un le mode de commande |
| 11 | CTS | E | Clear To Send : au niveau logique haut met le modem au repos et n’envoie pas les données ; au niveau logique bas active la réception des données et leur envoi au PC par le canal TXD |
| 12 | RTS | S | Request To Send : au niveau logique haut le modem est au repos et n’émet pas ; au niveau logique bas dit à l’ordinateur de lui envoyer les données sur le canal RXD, pour les transmettre |
| 13 | RXD | E | Entrée des données (arrivant par le port série) à transmettre |
| 14 | TXD | S | Sortie des données reçues, à envoyer au port série. |
Le MU1 dispose de 14 broches DIL (sur deux lignes 2 x 7), les broches étant sur les petits côtés ; le tableau ci-dessous donne les lignes d’E/S identifiées par nom et fonction, selon les spécifications du constructeur. Vous trouverez davantage de détails et des informations d’applications sur le site Internet de Sylcom : www.sylcom.it ou en accédant directement à la page Web du Circuit Design (www.cdt21.com).
Le tableau ne comporte pas le connecteur coaxial de l’antenne, qui ne se trouve pas avec les autres contacts mais qui est situé latéralement, de façon à pouvoir fixer une antenne rigide ou le câble avec connecteur Taiko TEMPS-K01X-A1.
Les lignes de commande des LED (TX-LED et RX-LED) ont à l’intérieur une résistance série calculée pour limiter, avec 3,5 V d’alimentation, le courant consommé (on travaille en mode “sink”) à 1 mA. Avec 5 V il faut mettre en série une résistance externe de 1 k.
Les trois platines d’expérimentation (demoboards)
L’utilisation d’un radiomodem est fort simple : on le gère avec n’importe quel programme de communication sous Microsoft MS-DOS ou Windows (par exemple HyperTerminal) en ouvrant le port auquel on l’a connecté, ou bien par le logiciel (tournant sous Windows) que le constructeur fournit avec la “demoboard” ou platine d’expérimentation (voir photomontage de première page). Pour vous familiariser avec le produit, Sylcom Service nous fournit des platines de démonstration en trois versions RS232, USB et Ethernet : chacune transforme les signaux TTL série du module MU1.
- La platine RS232 est la plus simple car elle se borne à convertir les niveaux d’entrée de +/–12 V en 0/5 V et viceversa pour ceux de sortie, comme le veut le standard.
- La platine USB comporte un microcontrôleur permettant d’obtenir le protocole USB 2.0 en convertissant les signaux de l’Universal Serial Bus en TTL série.
L’adaptateur est compatible avec des appareils équipés en USB 1.1 (évidemment, la vitesse tombe alors à 60 Mbps, ce qui est plus que suffisant d’ailleurs, puisque la vitesse de transmission entre modems ne peut dépasser 9 600 bps).
La platine d’expérimentation à interface USB prend l’alimentation sur le connecteur USB qui la relie à l’ordinateur.
- La platine avec interface LAN Ethernet est peut-être la plus intéressante car elle permet de connecter le radiomodem à un réseau local et donc, par exemple, de la diviser entre plusieurs ordinateurs ou d’accéder par elle à plusieurs unités reliées en réseau. L’interface est une standard IEEE802.3 à 10/100 Mbits/s, donc pouvant fonctionner au sein d’un quelconque LAN Ethernet (LAN=“Local Area Network” ou réseau local).
Le logiciel fourni par le constructeur est unique pour les trois platines d’expérimentation ou “demoboards” : il comporte les commandes nécessaires au fonctionnement de la platine actuellement connectée.
Entrons dans les détails
Bien que simple en apparence, le MU1 n’en est pas moins structurellement assez complexe : c’est en effet toute une CPU qui acquiert les informations série et gère les signaux de contrôle RTS, DSR, etc., un gestionnaire de “reset”, une EEPROM, un codeur de données et un étage HF à PLL, modulé en fréquence par le signal numérique qu’il doit acheminer à travers l’éther.
Pour la version 434 MHz que nous examinons (le module existe aussi en 863-865 et 868-869 MHz) la fréquence de travail de la section radio est comprise entre 433,200 et 434,775 MHz et, dans cette gamme l’espacement des canaux étant de 25 kHz, on couvre, en bande latérale, un maximum de 64 canaux qui permettent à une paire de modems de toujours trouver un canal libre pour communiquer (la bande est en effet en utilisation libre et elle est envahie par les télécommandes et autres systèmes HF). La puissance d’émission de l’émetteur est de 10 mW (à 4-5 V d’alimentation) sur une antenne de 50 ohms et le module peut travailler entre 433 et 434 MHz sans aucune autorisation à obtenir.
L’étage de réception est très sensible (–108 dB, ce qui fait peu de μV). La consommation du module MU1 tout entier sous une tension de 5 V est de l’ordre de 32 mA en réception et 46 mA en émission. L’interface série comporte cinq lignes :
- RXD : canal de données à transmettre arrivant du DCE (ordinateur ou autre),
- TXD : données entrantes à envoyer au DCE,
- RTS (“Request To Send” ou “demande pour émettre“) : soit la sortie par laquelle le DCE dit à l’ordinateur qu’il peut transmettre et donc demande d’envoyer au RXD les données à émettre par radio),
- CTS : réponse du PC au “Request To Send” ou “prêt à émettre“, précisant quand le MU1 doit transmettre au port série, le long du TXD, les données reçues par le canal radio,
- MODE.
Les modes
Cette dernière définit le mode de fonctionnement qui peut être en commande (ligne au niveau logique haut) ou en texte ou bien en binaire (niveau logique bas). Par commande on entend que par la ligne de commande on lance les instructions en utilisant les commandes standards que le modem exécute. Pour transmettre des caractères (maximum 255), il faut envoyer, à travers le port série, les instructions adéquates et les caractères en question.
Le mode texte est en revanche l’émulation d’un terminal : il sert à transmettre en écrivant directement sur le clavier ce que l’on veut envoyer au modem et donc à l’ordinateur distant ; c’est le logiciel Circuit Design qui donne au modem, chaque fois que l’on presse une touche, la commande servant à la transmission. Ce que l’on écrit dans le cadre de commande est converti en caractères ASCII et transmis par le modem. Enfin, en binaire on envoie au modem les données à transmettre, directement au format binaire : ici aussi le programme engendre les instructions adéquates et les envoie au modem.
Les broches de la ligne série sont toutes du même côté et, sur la platine d’expérimentation, elles s’interfacent avec le port série de l’ordinateur (DB9 mâle) par l’intermédiaire d’un convertisseur ADM3222 : ce dernier est une puce Analog Devices, contenant des convertisseurs RS232/V.28, fonctionnant sous 3,3 V seulement d’alimentation et capables de transférer les données à une vitesse de 460 kbps.
L’ADM3222 n’ayant que deux convertisseurs bidirectionnels (deux TTL/RS232 et deux RS232/TTL) tous deux déjà pris par les lignes RXD, RTS, TXD, CTS, MODE est piloté par un transistor, dont la base reçoit les niveaux +/–12 V de la broche DSR du port COM ; le collecteur est relié directement à la ligne MODE et, quand le transistor est bloqué, la résistance de tirage (“pull-up”, maintien du niveau logique haut) interne de cette broche fait que les impulsions de contrôle soient au niveau TTL.
Quant à l’inversion opérée par T1, ce n’est pas un problème car le programme n’en tient pas compte En plus des cinq qu’on vient de décrire, le module comporte d’autres broches, parmi lesquelles la platine d’expérimentation n’utilise que INI et les sorties de commande des LED d’émission et de réception. Les autres ne servent pas mais peuvent être mises à profit dans d’autres applications, selon les indications du tableau de la figure 4.
Le logiciel de démonstration
Accordons maintenant un peu d’attention au logiciel fourni avec les platines d’expérimentation (rappelons-le, il n’y a qu’un logiciel, sur CD, pour les trois types de platines). Pour installer le logiciel, à partir du CD il faut sélectionner les commandes qui concernent la version de la platine choisie : pour nous c’est la MU1-RS (interface série). Après l’installation, dans le parcours indiqué, le dossier Circuit design est créé et quand on l’ouvre on trouve le sous dossier MU1-ep et, à l’intérieur, l’icône MU-1 : un clic dessus et le programme de démonstration s’ouvre.
Toutes les opérations sur les modules s’effectuent à partir de la fenêtre de dialogue qui apparaît et qui contient, en plus de la barre des menus et des commandes génériques (gestion et connexion ports) un certain nombre de cases et poussoirs.
Comme le rappelle la fenêtre de notification apparaissant après le lancement, il faut avant tout choisir dans le menu déroulant (en haut à droite) la version de platine d’expérimentation choisie (pour nous ici MU-RS2 434 MHz) et cliquer sur le poussoir COM Port, qui donne le numéro du port choisi (par exemple COM2 Port si on a choisi COM2).
Une fois la communication établie, la fenêtre de dialogue de la figure 7 s’ouvre : dans le cadre central on peut voir les commandes ou le texte inséré au clavier. Pour transmettre un texte, il suffit de cliquer sur le poussoir Tex. du cadre Command mode : on prédispose ainsi le programme à commander le modem afin qu’il transmette le texte tapé (mode texte ou terminal).
Tout ce qui est écrit dans la ligne de commande (cadre blanc) une fois envoyé apparaît dans le cadre, sans aucun suffixe. Rappelons que pour émettre il suffit de presser la touche Envoi ou de cliquer sur le poussoir Trans après avoir tapé le texte ou la commande. Les deux poussoirs d’option situés dans la zone Screen mode permettent d’opter pour la représentation ASCII ou pour l’héxadécimale.
Dans l’ordinateur qui reçoit, les données émises par l’autre ordinateur apparaissent en temps réel, toujours dans le cadre central. L’éventuel texte apparaît avec le suffixe *DR=xx. pour indiquer qu’il s’agit de données reçues.
Le module MU1 peut être géré par le programme fourni mais aussi par l’HyperTerminal de Microsoft Windows, exactement comme si c’était un modem filaire ; notez en outre qu’en réception le cadre de travail de l’HyperTerminal montre le texte émis par le PC distant comme le ferait le logiciel de la platine d’expérimentation.
A tout moment, avec un clic sur Clear Screen (ou en pressant sur le clavier la touche F7) on peut effacer le contenu du cadre central. Ceci vaut aussi pour la gestion du modem dans le sens le plus général, c’est-à-dire pour lui passer tout type de commande (par exemple pour le transfert de données) ou transmettre et recevoir des flux alphanumériques.
Figure 5 : Quand le programme fourni avec la “demoboard” est lancé, la première chose à faire est de définir le port série utilisé. Dans le menu Setting de la fenêtre de dialogue principale, choisir la commande Com port puis, dans le menu déroulant (port) cliquer sur la COM désirée et confirmer en cliquant sur OK.
Figure 6 : Une fois défini le port à utiliser pour la communication, cliquer dans la case Model name et, dans le menu déroulant, choisir le type de “demoboard” (pour nous MU-RS2 434 MHz) ; cliquer alors sur Com Port.
Figure 7 : Une fois le dispositif choisi, avec un clic sur COM Port on accède à la fenêtre de paramétrage du port ; là, si l’on confirme avec OK, on retourne à la fenêtre ci-contre, dans laquelle le poussoir COM Port prend le numéro du port de l’ordinateur auquel on a décidé de relier la “demoboard” série. La connexion commence alors : le modem est initialisé et il est prêt à transmettre les données que l’usager sélectionne à partir de la fenêtre (la blanche) de la ligne de commande. Pour changer le port série à utiliser, il faut passer par le menu Setting.
Figure 8 : Pour transmettre un texte, il suffit de cliquer sur le poussoir Tex à partir de la fenêtre Command mode ; ainsi on prépare le programme à recevoir des commandes sous forme de texte, c’est-à-dire à transmettre des textes. Tout ce qui est écrit dans la ligne commande (cadre blanc), une fois envoyé (il suffit de presser la touche Envoi ou de cliquer sur le poussoir Trans) apparaît dans le cadre sans aucun suffixe. Les poussoirs d’option situés dans la zone Screen mode permettent d’opter pour la représentation ASCII ou bien pour l’héxadécimale.
Figure 9 : Dans l’ordinateur qui reçoit, les données transmises depuis l’autre PC apparaissent en temps réel toujours dans le cadre central. L’éventuel texte apparaît avec le suffixe *DR=xx, pour indiquer qu’il s’agit de données reçues. Avec le programme fourni, le module MU1 peut être géré par l’HyperTerminal de Microsoft Windows comme si c’était un modem filaire (il reçoit en effet les principales commandes Hayes). Par exemple, en réception, le cadre de travail d’HyperTerminal visualise le texte transmis comme le ferait le logiciel de la “demoboard”.
Figure 10 : Les platines Txtest1 et Txtest2 (respectivement à gauche et à droite) contiennent les commandes pour l’envoi des flux de texte déroulant sur l’écran du PC de réception et d’images JPEG directement visualisées dans les cadres.Le mode envoi et réception de texte
Mais le logiciel comporte aussi des fonctions de démonstration finalisées pour l’envoi de texte défilant et en les utilisant il suffit d’écrire ce qu’on veut faire apparaître sur un PC relié à l’autre modem et le programme produit les commandes voulues. Si on clique sur Txtest1 on accède au mode de transfert de texte, ce qui est écrit dans le cadre Data input line sera envoyé à l’ordinateur relié à l’autre modem, simplement en pressant Envoi ou F9, ou bien en cliquant sur le poussoir Transmit. Le texte est émis après la commande par clavier ou souris : le temps de l’émission est signalé par l’allumage rouge du témoin Tx et le cadre correspondant (Transmitting display) affiche le texte défilant.
La vitesse de défilement peut être réglée à volonté avec un clic dans la case Display speed et en écrivant une valeur comprise entre 5 et 255, ou bien en cliquant sur les petits poussoirs à triangles situés à droite de la case (ils permettent d’augmenter ou de diminuer la valeur).
A ce propos, la vitesse est inversement proportionnelle à la valeur du paramètre : maximale pour 5 et minimale pour 255. Il est possible aussi de choisir la couleur du texte envoyé en cliquant sur une des couleurs de la palette Color data sending button ; chaque variation peut être vérifiée dans le cadre Transmitting display, avant de procéder à la transmission.
L’ordinateur qui reçoit les données visualise la mention à condition que le programme y soit ouvert et que soit ouvert Txtest1 de la fenêtre de dialogue principale ; naturellement, le texte défile dans le cadre Receiving display, dont la case-témoin Rx clignote chaque fois que le modem récepteur détecte l’arrivée de nouvelles données. Le défilement aura lieu à la vitesse réglée sur l’ordinateur émetteur, soit comme l’indique le cadre Transmitting display de ce même PC. La couleur aussi sera celle réglée sur l’ordinateur émetteur.
Bien entendu, les changements de vitesse et de couleur, mais aussi de texte, apportées après l’émission, ne pourront apparaître sur l’ordinateur récepteur qu’après mise à jour, c’est-à-dire si on émet à nouveau.
Le logiciel permet une communication bidirectionnelle, au sens où à partir de Txtest1 deux usagers peuvent s’envoyer des messages de texte de 255 caractères au maximum (ils peuvent être alphanumériques ou des symboles graphiques spéciaux obtenus avec les tables ASCII et ANSI) et recevoir les réponses dans le cadre Receiving display.
L’échange d’images
De même que les textes, le logiciel permet d’envoyer des images, à condition qu’elles soient compressées au format JPEG et qu’elles ne dépassent pas 50 ko. Cliquons maintenant sur Txtest2 dont les cadres Receiving JPEG image et JPEG image for transmitting montrent, respectivement, les images que l’on reçoit et celles que l’on envoie. Pour envoyer une image au PC distant, on peut la choisir dans une des trois démonstrations proposées dans le cadre de droite, par un simple clic sur le poussoir Trans, ou en cherchant dans les fichiers de l’ordinateur. La petite case Tx clignotera en rouge pour indiquer que l’envoi des données est en cours et le cadre affichera l’image émise. La case Rx dans la zone Receiving JPEG image du PC récepteur clignotera en vert puis, la réception des données étant terminée, dans cette même zone, apparaitra l’image reçue.
Notez qu’en émission comme en réception, deux cadres situés respectivement sous Received JPEG image et JPEG image for Transmitting, montrent les données au format héxadécimal constituant les fichiers des images reçues ou envoyées. Le poussoir Open permet d’ouvrir la fenêtre de dialogue Explorateur de Windows, dans laquelle on peut aller chercher le fichier images que l’on veut transmettre.
L’échange de fichiers
Le logiciel de démonstration Circuit design permet enfin d’échanger des fichiers génériques n’excédant pas la taille de 50 ko.
Pour chercher le fichier à envoyer, cliquez sur Open dans le cadre File transmitting et, en le sélectionnant, faites un double clic sur son nom ou son icône. Il suffit alors d’un simple clic sur Trans (celui du cadre File transmitting) : la case Tx clignote en rouge pendant l’envoi à l’ordinateur distant et dans la fenêtre de dialogue de ce dernier Rx clignote en vert.
Pour l’échange de fichiers, aucun aperçu n’est requis, puisque les fichiers ne peuvent être vus ; les cadres en montrent toutefois le contenu sous forme de caractères héxadécimaux.
Pour tous les modes d’échange de données (fichiers, images) il n’est pas possible de transmettre et de recevoir simultanément, car le radiomodem travaille en demi duplex (donc si on reçoit, avant d’envoyer des données ou des images, il faut attendre la fin de la réception des informations transmises par le PC distant.
Souvenez-vous en outre que les images et les fichiers reçus sont sauvegardés dans le dossier où on a prélevé le dernier fichier transmis ou bien sur le bureau, dans le cas où le programme a été lancé pour la première fois ou si depuis la mise sous tension on n’a encore effectué aucune émission. Les fichiers sont sauvegardés par l’ordinateur récepteur et nommés selon la convention suivante : les images avec le nom testx et les textes avec test.tmp.
Dans le cas des textes, bien que l’extension soit du type tmp en réalité les fichiers correspondants s’ouvrent avec les mêmes programmes que ceux avec lesquels ils ont été créés dans l’ordinateur d’origine : un texte créé en Word apparaît comme test.tmp, mais avec un double clic sur son icône, si le PC qui l’a reçu a Word installé, le fichier s’ouvrira effectivement avec Word.
Conclusion
Les modules radio MU1 sont distribués par Sylcom Service (site www.sylcom.it ; email sylcom@sylcom.it) qui propose une “demoboard” pour rendre plus facile le développement des applications de ce module.
Si vous êtes intéressés par ce produit, vous pouvez aller télécharger sur le site, au format PDF, toute la documentation voulue et voir les notes d’application des modems et des platines d’expérimentation, mais encore des antennes et des accessoires, des logiciels d’émulation et une foule d’autres choses.
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