Informatique :

La connectique des compatibles PC

L'Ecran :

Même si les moniteurs VGA ont quasiment envahi le marché actuel des compatibles PC, il faut savoir que pas moins de standards différents ont cohabité, dont certains se rencontrent encore sur de "petites" configurations. Il n'est pas toujours justifié en effet de remplacer un moniteur et sa carte de visualisation associée pour un PC qui ne sert, par exemple, qu'en simple terminal. Les trois premiers standards ont pour nom :

Ils ont en commun d'utiliser un connecteur Sub-D à 9 points dont le brochage vous est présenté ci-dessous. Tous les signaux, y compris la vidéo, sont des signaux TTL. Afin de pouvoir proposer une palette de couleurs beaucoup plus étendue que celle permise par ces signaux logiques, au nombre de combinaisons de niveaux nécessairement limitées (64 dans le meilleur des cas pour l'EGA), la norme VGA a vu le jour. Les signaux vidéo ne sont plus logiques mais analogiques, permettant théoriquement une gamme de teintes illimitée.

egacga.gif (20155 octets)

MDA ou Hercules CGA EGA
1 Masse Masse Masse
2 Masse Masse R'
3 NC R R
4 NC V V
5 NC B B
6 Intensité Intensité V'
7 Vidéo NC B'
8 Synchro H Synchro H Synchro H
9 Synchro V Synchro V Synchro V

Le connecteur VGA est un modèle Sub-D haute densité à 15 points dont le brochage vous est présenté ci-dessous. Notez l'apparition de broches destinées aux masses des signaux de couleur permettant ainsi l'utilisation de câbles coaxiaux indépendants. Ceci se justifie par la haute résolution permise par la norme VGA qui implique d'avoir des signaux vidéo de fréquence parfois très élevée. Même si la réalisation d'un câble CGA/VGA par exemple est tentante vu la similitude des noms des signaux, elle est vouée à l'échec car les niveaux électriques sont très différents (TTL dans un cas, analogiques dans l'autre).En outre les fréquences de balayages lignes et trames utilisées en VGA sont beaucoup plus élevés que celles supportées par les anciens moniteurs CGA et même VGA.

vga.gif (18804 octets)

VGA
1 R
2 V
3 B
4 ID Moniteur 2
5 Masse
6 Masse R
7 Masse V
8 Masse B
9 NC
10 Masse Synchro
11 ID Moniteur 0
12 ID Moniteur 1
13 Synchro H
14 Synchro V
15 NC

Le clavier :

Aucun problème de compatibilité n'est à craindre en ce qui concerne les claviers; tous les claviers de compatibles PC vont sur toutes les machines. Pour ce qui est des PC "de bureau", la prise est une DIN 5 pôles à 180° dont le brochage est resté immuable depuis les premiers PC et vous est présenté ci-dessous, Les signaux logiques sont aux normes TTL. Les portables disposent souvent quant à eux d'une prise pour un clavier externe qui est alors une mini DIN 6 broches appelée aussi parfois prise PS/2 car elle équipait ces machines par le passé. Son brochage vous est également proposé ci-dessous. On trouve dans le commerce des bouchons adaptateurs très compacts mais il est parfaitement possible de réaliser soit même un tel adaptateur en reliant les broches de même noms des deux prises fil à fil. Le signal RESET/barre de la prise DIN 5 pôles est alors ignoré dans ce cas.

clavdin5.gif (21673 octets) clavmin6.gif (25926 octets)

Les interfaces serie :

Les interfaces séries des compatibles PC, généralement au nombre de deux sauf équipement particulier, sont toutes de type RS232 qui est un standard parfaitement normalisé. Si les premiers PC ont utilisé pour cela une prise SUB-D 25 points conforme à la norme, la situation a ensuite évolué et on rencontre sur les machines actuelle deux types de prises :

Quel que soit l'équipement de votre PC, et même si c'est un ancien modèle qui ne dispose alors que d'un port COM1 sur une prise SUB-D 25 points, les brochages de ces prises n'ont pas évolué et sont conformes à ce que vous pouvez découvrir en figure 4. Attention ! Tous les signaux de la norme RS232 ne sont pas présents même sur les prises 25 points. J'ai donc volontairement limité les brochages présentés à ce que l'on trouve réellement sur les compatibles PC. La réalisation, souvent nécessaire, d'un adaptateur 9 points 25 points ou vice versa ne présente aucune difficulté comme le montre la figure 5. Il suffit tout simplement de relier entre eux les plots de noms identiques de chaque prise. Ce câble peut être réalisé en fil de type téléphonique multiconducteurs à blindage commun. Sa longueur peut aller de quelques dizaines de centimètres à un ou deux mètres.

adap259.gif (40692 octets)

Adaptateur 9 points 25 points ou vice versa.

subd9M.gif (18692 octets)

subd25M.gif (27312 octets)

Nom du signal N° de broche prise 25 Points N° de broche prise 9 Points
RXD 3 2
TXD 2 3
GND 7 5
RTS 4 7
CTS 5 8
DSR 6 6
DTR 20 4
RI 22 9
CD 8 1

D'un point de vue électronique, les signaux TX et RX en sortie des prises répondent aux normes RS232, c'est à dire:1 logique compris entre -3 et -25V 0 logique compris entre +3 et +25V.

 

La programmation du port série passe par la description de son fonctionnement et par une petite explication des protocoles de transmission. Les PC possèdent en général deux ports série: COM1, généralement réservé à l'indispensable souris, et COM2 utilisé parfois en conjonction avec un modem externe. La communication série nécessite trois fils au minimum: une masse pour référencer les signaux, un fil émetteur et un fil récepteur. Notre liaison série est en effet full-duplex, c'est à dire que l'on peut émettre et recevoir en même temps (comme le téléphone par exemple). La différence principale entre le port parallèle et le port série est que les informations ne sont pas transmises simultanément sur des fils séparés (D0 à D7) mais les unes après les autres sur un même fil. Cela amène une économie de câble (un fil au lieu de 8) mais un montage décodeur devient nécessaire pour retransformer les données sérialisées. La figure ci-dessous montre comment l'octet 10110101 est transformé pour être transmis sur un seul fil. Vous voyez qu'en plus de l'information utile (10110101) se greffent d'autres bits comme le bit de start. Ces bits sont utiles pour la synchronisation de l'émetteur et du récepteur.

          LSB     1011010 en serie      MSB
           _______________________________
          /                               \
1 _____   _____   _____   _________   _________
      |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |
      |   | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |   |
0     |___|   |___|   |___|   |   |___|   |   |____
      \___/                               \___/
      START                               STOP        

En effet, la liaison série est totalement asynchrone. Aucune horloge n'est transmise. Il faut donc se mettre d'accord sur la vitesse de transfert des bits et rajouter des bits de synchronisation.

Voici un petit résumé des différents paramètres rentrant en jeu lors d'une communication série:

 

Les protocoles de transmission, On ne peut réussir une transmission qu'à partir du moment où l'émetteur et le récepteur se sont entendu sur la vitesse, le nombre de bit de stop, la longueur du mot et la parité. A ce niveau là, savoir à quel voltage correspond un état haut n'a aucune importance. D'une manière générale, la parité est toujours présente car elle permet de détecter la plus grande partie des erreurs de transmission. Exemple de protocole: la figure ci-dessous montre la transmission du caractère " A " (01000001 en binaire) avec un protocole prévoyant 8 bits de données, un bit de stop et un contrôle de parité pair. La logique est supposée positive (à un état haut correspond un voltage positif) et la vitesse à été fixée à 1200 bauds.

       1/200 s
      <---> 
1     _____                   _____       _____
      |   |                   |   |       |
      |   |                   |   |       | 
0 ____|   |___________________|   |_______|
   |      
   |  |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |
   |  \_______________________________/ |   |
   |             01000001 = 'A'         |   |
   ----> Start                 Parite <--   --> Stop

 

Programmation du port série, L'accès aux registres contrôlant les ports série se fait par l'intermédiaire de l'interruption DOS 14h. A cette IT correspond 4 fonctions permettant de configurer et de contrôler l'interface série, dont voici les descriptions complètes.

Fonction 0x00: Initialisation de l'interface série Permet de fixer le protocole de transmission. Entrée: AH = 0x00 DX = Numéro de l'interface série 0x00 = COM1 0x01 = COM2 AL = Paramètres de configuration Bits 0-1: longueur du mot 10 = 7 bits 11 = 8 bits Bit 2: nombre de bits de stop 0 = 1 bit de stop 1 = 2 bits de stop Bit 3-4: contrôle de parité 00 = aucun 01 = impair 11 = pair Bit 5-7: vitesse de transmission 000 = 110 bauds 001 = 150 bauds 010 = 300 bauds 011 = 600 bauds 100 = 1200 bauds 101 = 2400 bauds 110 = 4800 bauds 111 = 9600 bauds Sortie: AH = Etat de l'interface série Bit 0: données prêtes Bit 1: données effacées Bit 2: erreur de parité Bit 3: violation de protocole Bit 4: interruption détectée Bit 5: transmission Hold Register vide Bit 6: transmisison Shift Register vide Bit 7: time out (le périphérique ne répond pas) AL = Etat du modem Bit 0: (delta) modem prêt à émettre Bit 1: (delta) modem activé Bit 2: (delta) sonnerie Bit 3: (delta) liaison établie Bit 4: modem prêt à émettre Bit 5: modem activé Bit 6: sonnerie Bit 7: liaison établie (les bits delta montrent une modification par rapport au dernier appel de la fonction)

Fonction 0x01: Emission de caractères Entrée: AH = 0x01 DX = Numéro de l'interface série (voir précedemment) AL = Code du caractère à sortir Sortie: AH = Bit 7: 0 caractère transmis 1 erreur, d'où: Bit 0-6 = Etat de l'interface série Bit 0: données prêtes Bit 1: données effacées Bit 2: erreur de parité Bit 3: violation de protocole Bit 4: interruption détectée Bit 5: transmission Hold Register vide Bit 6: transmisison Shift Register vide

Fonction 0x02: Réception de caractères Entrée: AH = 0x02 DX = Numéro de l'interface série (voir précedemment) Sortie: AH = Bit 7: 0 caractère reçu, d'où: AL = Caractère reçu Bit 7: 1 erreur, d'où: Bit 0-6: Etat de l'interface série Bit 0: données prêtes Bit 1: données effacées Bit 2: erreur de parité Bit 3: violation de protocole Bit 4: interruption détectée Bit 5: transmission Hold Register vide Bit 6: transmisison Shift Register vide

Fonction 0x03: Tester état Entrée: AH = 0x03 DX = Numéro de l'interface série (voir précedemment) Sortie: AH = Etat de l'interface série Bit 0: données prêtes Bit 1: données effacées Bit 2: erreur de parité Bit 3: violation de protocole Bit 4: interruption détectée Bit 5: transmission Hold Register vide Bit 6: transmisison Shift Register vide Bit 7: time out (le périphérique ne répond pas) AL = Etat du modem Bit 0: (delta) modem prêt à émettre Bit 1: (delta) modem activé Bit 2: (delta) sonnerie Bit 3: (delta) liaison établie Bit 4: modem prêt à émettre Bit 5: modem activé Bit 6: sonnerie Bit 7: liaison établie Remarque: cette fonction doit être appelée avant 0x02 afin de déterminer si un caractère a été reçu. Dans ce cas le bit 0 du registre AH vaut 1.

Afin de mieux saisir l'utilisation de ces fonctions, voici un petit exemple en C effectuant le réglage du protocole à 1200 bauds, 7bits et parité paire.

pregs.h.ah = 0x00;    /* fonction 0: réglage du protocole */
pregs.h.al = 0x9A;    /* 7 bits, parité paire, 1200 bauds */
pregs.x.dx = COM;
int86(0x14,&pregs,&pregs); /* IT DOS 14 */


L'interface parallèle ou imprimante :

La liaison imprimante "normale" des compatibles PC est toujours de type Centronics appelé aussi parallèle 8 bits. Côté PC elle utilise elle prise SUB-D 25 points dont le brochage vous est présenté ci-dessous. Afin de distinguer de la prise SUB-D 25 points du port série, cette prise est de type femelle. Côté imprimante, la prise utilisée est toujours de type 36 points dont le brochage est rappelé ci-dessous. La réalisation d'un câble, même si elle reste peu rentable vu le prix des prises nues comparativement à celui des câbles prêt à l'emploi vendus en grandes surfaces, est fort simple et passe par une simple liaison fil à fil des broches de même nom de ces deux prises. Ici la longueur devra rester raisonnable (pas plus de deux mètres) et du câble de type téléphonique à blindage unique pourra être utilisé. Si vous disposez d'une imprimante à interface série (rare) elle se raccorde évidemment sur l'un des deux ports série et la prise Centronics reste libre.

subd25F.gif (20630 octets) centro.gif (51652 octets)
Nom du signal
1 STROBE
2 DATA 0
3 DATA 1
4 DATA 2
5 DATA 3
6 DATA 4
7 DATA 5
8 DATA 6
9 DATA 7
10 ACKNOWLEDGE
11 BUSY
12 PAPER OUT
13 SELECT
14 AUTO FEED
15 ERROR
16 INITIALIZE
17 SELECT INPUT
18 GND
19 GND
20 GND
21 GND
22 GND
23 GND
24 GND
25 GND
Nom du signal
1 STROBE
2 DATA 0
3 DATA 1
4 DATA 2
5 DATA 3
6 DATA 4
7 DATA 5
8 DATA 6
9 DATA 7
10 ACKNOWLEDGE
11 BUSY
12 PAPER OUT
13 SELECT
14 AUTO FEED
15 NC
16 GND
17 GND
18 +5V
19 GND
20 GND
21 GND
22 GND
23 GND
24 GND
25 GND
26 GND
27 GND
28 GND
29 GND
30 GND
31 INITIALIZE
32 ERROR
33 GND
34 NC
35 +5V
36 SELECT INPUT

Description des signaux :

 

Performances :

La vitesse de transmission maximale que l'on peut espérer obtenir avec un tel port est de l'ordre de 150ko/s. Les ports plus récents, de type EPP (pour Enhanced Parallel Port, développé par Xircom, Zenith et Intel en 1991), permettent d'atteindre un débit de 2Mo/s soit un débit environ treize fois supérieur. Si il reste inférieur au débit du bus ISA (8Mo/s) il permet néanmoins la réception de périphériques tels que des lecteurs de CD-ROM ou des disques durs. En plus d'un débit supérieur, les ports EPP sont bidirectionnels. Encore plus récent, le port ECP (Extended Capacity Port) possède la particularité d'être Plug and Play (traduire par: branchez et utilisez). Il dérive du port EPP et en possède les même caractéristiques. Sa particularité est qu'il permet au périphérique branché sur celui-ci de s'identifier à la machine dès le démarage. Ainsi l'imprimante peut s'autoconfigurer lors du lancement du système d'exploitation (à condition que ce dernier et le BIOS soient eux aussi compatibles Plug and Play). Mais du point de vue de l'électronicien amateur, l'avantage de ces ports est sans conteste leur bidirectionnalité.

Néanmoins, que ceux qui n'ont pas de port étendu se rassurent, il est tout à fait possible de rendre bidirectionnel le port grâce à une petite astuce. L'interface parallèle possède en effet 4 bits en entrée (ACK, BUSY, PE et SELECT). Il suffit de multiplexer les 8 bits dont on veut effectuer l'acquisition en deux quartets. La sélection du quartet haut ou du quartet bas s'effectue par une ligne libre du port (SELECT IN par exemple). Ainsi un simple multiplexeur du type 74LS157 résout le problème...

 

Programmation :

Cette interface se programme de manière très simple: trois registres seulement sont nécessaire au contrôle total des signaux. En fait, si vous possédez plusieurs ports parallèles il y aura autant de groupe de trois registres que de nombre de port. Cette précision peut paraître évidente mais cela ne coûte rien de le dire...

Lignes de données (378h) : A moins que vous ne possèdiez une interface parellèle étendue, ce registre n'est accessible qu'en écriture. L'écriture d'un octet dans ce registre place immédiatement les lignes D0-D7 aux niveaux demandés sur la prise. Il est une croyance populaire qui dit que les données ne deviennent valables en sortie que si la ligne STROBE est à l'état bas, mais il n'en est rien. Il n'y a pas de logique interne de ce type dans les interfaces parallèles.

7 6 5 4 3 2 1 0
* . . . . . . .	 D7
. * . . . . . .  D6
. . * . . . . .  D5
. . . * . . . .  D4
. . . . * . . .  D3
. . . . . * . .  D2
. . . . . . * .  D1
. . . . . . . *  D0

Etat de l'imprimante (379h) : Ce registre, accessible uniquement en lecture, est l'image de l'état des lignes ERROR, SELECT, PE, ACK et BUSY. Il faut cependant remarquer que le bit 7 du registre (correspondant à l'image de la ligne BUSY) est inversé par rapport à l'entrée. Un inverseur est en effet présent entre la prise et le registre. Attention donc à ne pas se tromper.

7 6 5 4 3 2 1 0
* . . . . . . .	 /BUSY (Logique inversée)
. * . . . . . .  /ACK
. . * . . . . .  PE
. . . * . . . .  SELECT
. . . . * . . .  /ERROR
. . . . . * * *  Indéfini

Commande de l'imprimante (37Ah) : Ce dernier registre est accessible à la fois en lecture et en écriture. Les 4 premiers bits sont l'image des lignes STROBE, AUTOFEED, INIT et SELECT IN (attention ici aussi aux inverseurs placés entre la prise et le registre). Le bit 4 autorise ou non le déclenchement d'une interruption lorsque ACK passe à l'état bas (c'est à dire quand l'imprimante valide la réception d'un caractère). Le bit BIT CTRL n'a de sens que pour les ports bidirectionnels (EPP, ECP). En mettant ce bit à 1, le port est accessible en écriture.

7 6 5 4 3 2 1 0
* * . . . . . .	 Inutilis&eactues
. . * . . . . .  BID CTRL
. . . * . . . .  IRQ INABLE
. . . . * . . .  SELECT IN (Logique inversée)
. . . . . * . .  /INIT
. . . . . . * .  AUTOFEED (Logique inversée)
. . . . . . . *  /STROBE (Logique inversée)

La souris :

Deux cas sont à considérer selon que votre souris est de type série, ce qui est la situation aujourd'hui la plus fréquente, ou de type bus. Dans ce dernier cas elle se connecte sur une carte qui lui est propre avec un connecteur spécifique. Si par contre elle est de type série, elle est nécessairement munie d'un connecteur Sub-D à 9 ou 25 points afin de pouvoir se connecter sur COM1 ou COM2. Il est alors parfois nécessaire de faire appel aux adaptateurs 9 points / 25 points dont nous avons parlé ci avant. Les souris "de marque" sont souvent livrées avec de tels adaptateurs alors que les souris d'entrée de gamme en sont démunies ce qui se comprend vu leur prix, parfois à peine supérieur à celui d'un simple adaptateur.


Les manettes de jeux ou joystick :

Même si ces accessoires peuvent parfois être rangés avec les produits multimédia, le connecteur pour manettes de jeux est présent depuis les premiers PC commercialisés. II nous semble donc logique de le présenter ici. I1 utilise un connecteur Sub-D à 15 contacts mais de densité normale, qui ne peut donc être confondu avec le Sub-D à haute densité des cartes VGA. Son brochage ainsi, que le schéma de principe des manettes de jeux vous sont présentés ci-dessous, vous permettant de la sorte une éventuelle réparation du câble de connexion. Celui-ci souffre parfois beaucoup, surtout à la sortie du boîtier de la manette, lorsque vos chères têtes blondes utilisent certains jeux d'action !

subd15F.gif (93462 octets)


Réseaux Ethernet :

La plupart des modems ADSL ont une connectique ethernet RJ 45 et tous les machines récentes sont équipés d'interfaces Ethernet RJ 45 10/100 base T.

Câble droit (Standard norme EIA/TIA T568A)  lorsque vous disposez les prises côte à côte, l'ordre des couleurs des fils soit le même.
 

Si vous ne souhaitez relier que 2 ordinateurs entre eux, vous pouvez fabriquer un câble Ethernet croisé (ce n'est plus nécessaire sur les machines disposant du Gigabit Ethernet). Ce type de câble peut aussi être utile pour relier un modem ADSL à un hub dépourvu d'up-Link. Vous pouvez soit construire un câble croisé à partir d'un câble et de prises, soit couper un câble droit et faire les modifications suivantes. Une des prises doit correspondre à la norme EIA/TIA T568A, l'autre prise à la norme EIA/TIA T568B. Un câble croisé a pour unique différence d'inverser la connexion des fils de deux paires comme le montrent ces schémas (les paires Orange/Orange-Blanc et Vert/Vert-Blanc sont inversées) :

fig. fig.


La connectique interne :

Même si le but de cet article n'est pas de vous permettre de mettre votre compatible PC en pièces détachées, le brochage de quelques connecteurs internes est utile à connaître pour pouvoir faire des vérifications simples en cas de problème. L'alimentation des lecteurs de disquettes, des disques durs, des cartouches amovibles, des lecteurs de CD ROM et plus généralement de la majorité des périphériques électromécaniques, utilise l'un des deux types de connecteurs schématisés ci-dessous. Ces connecteurs véhiculent les alimentations de ces périphériques et il est donc très facile de vérifier à leurs bornes si les valeurs prévues sont présentes. Un autre connecteur "alimentaire" important est celui allant du bloc alimentation à la carte mère car, en cas de remplacement de l'un ou l'autre, son brochage n'est pas toujours clairement identifié. Il vous présenté avec les couleurs des fils qui sont toujours respectées. Notez que ce connecteur est, sauf à de très rares exceptions, en deux morceaux. Chaque morceau ne peut être inséré à l'envers mais par contre les deux morceaux peuvent très souvent être intervertis sans difficulté. Veillez donc à bien examiner notre brochage avant leur mise en place. Les connecteurs de lecteurs de disquettes et de disques durs font, quant à eux, appel à des câbles en nappes toujours fournis avec les cartes contrôleurs. La présentation de leur brochage n'offre pas d'intérêt car les investigations qu'il est possible de mener à leur niveau sortent du cadre de la simple maintenance d'un compatible PC.

 alim2.gif (21796 octets)  alim1.gif (11451 octets)  alimCM.gif (31871 octets)


Le port PS2 (Souris / Mousse) :

   

 


Le port USB :


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