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Convertisseur USB vers ports COM Série

(Note : simple test d'un matériel commercial)

 Convertisseur USB serie

Maj : 21/08/04

 

Besoin d'un Convertisseur USB vers port COM Série

Cette page n’est qu’une simple étude technique d’un matériel commercial existant, destinée à vérifier s’il présentait un intérêt pour l’équipement du bord.
La page PC portable a évoqué la nécessité d’avoir un ordinateur à bord.

Les ports série sont en fin de vie et disparaissent sur les matériels modernes. Ils ont toutefois la vie dure et un grand nombre de périphériques anciens les utilisent encore. Il existe même sur le marché des GPS récents sans USB, ce qui est aberrant, car au niveau conception d’un nouveau matériel, un double port série + USB est facile et économique à implanter afin d’assurer la période de transition.
Si vous avez ce problème d’incompatibilité d’interfaces, ce convertisseur est indispensable.
 Le vieus bus série en DB9

 USB 2

 

Le convertisseur usb simple COM

Le matériel testé provient de chez Nauticom (voir liens). Il est auto alimenté par la prise usb.
Il existe d’autres modèles émulant plusieurs ports COM, le plus intéressant offre deux ports.

L’émulation des ports parallèles (avec un autre chipset) ne présente pas beaucoup d’intérêt, il est très peu probable que vous ayez à récupérer la vielle imprimante ou le scanner de la grand-mère, tous les matériels actuels sont compatibles USB, vous n’aurez plus jamais l’occasion d’utiliser d’interfaces parallèles à bord.

 Convertisseur USB serie

La carte électronique est basée sur le circuit incontournable FT232 BM (de FTDI).
Le montage est strictement conforme à la note d’application FTDI. Les électroniciens consulteront avec profit la note d’application sur le site FTDI qui décrit ce puissant composant.
Il est constitué d’un buffer FIFO à deux tampons (first input, first output) qui contrôle les flux entre les deux interfaces. La logique interne permet de réaliser un pont transparent avec des débits série allant jusqu’à 920 kb en série, bien plus que le port traditionnel.
La mémoire, EEPROM, 93LC46 (de ATC), contient les informations de reconnaissance du périphérique par le système d’exploitation et les paramètres de configuration.
Le MAX213, ou AD M213 (de Analog Devices) n’est qu’un simple adaptateur de niveaux.

Les fréquences horloges ont été vérifiées sur les débits courants, avec un oscilloscope numérique performant. Aucun écart aux fréquences normalisées n’est décelable.
La carte dispose de deux leds, pour matérialiser les transitions sur signaux principaux Receive et Transmit.
Le cd est commun aux très nombreux produits du constructeur VScom, mais hormis les drivers, il n’y a pas d’information intéressante à récupérer dans la masse des documents fournis.

Cette petite carte est réalisée proprement et devrait s’avérer très fiable. Le hardware est sans problème, mais c’est beaucoup moins simple pour le software…

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L’installation sous XP

 

En théorie, sous XP, l’installation ne devrait pas poser de problème en général, mais le système Microsoft est tellement instable avec ses innombrables patches, et ses dll qui s’écrasent, que toutes les anomalies sont possibles, quelle que soit la qualité du matériel installé.
Le matériel sera toujours vu et le cd sera demandé lors de la première installation.
Ce qui marche pour une configuration particulière peut planter sans espoir à cause d’un changement mineur, installation d’un nouveau logiciel ou mise à jour.
Si cela ne marche pas sur votre installation, la solution proposée par Microsoft sera « consultez votre administrateur ». Après que vous soyez consulté, la grâce divine vous fournira certainement, la réponse. Bonne chance.

Une fois installé, nous voyons apparaître les deux pilotes indispensables dans le panneau du gestionnaire de périphériques.
Le premier est un « USB High Speed Serial Converter »
Le second est un « USB serial Port (COM 3 ) ». Le numéro attribué par défaut est le premier libre.

Les drivers Linux sont aussi disponibles.

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Le convertisseur usb double COM

Le matériel testé provient de chez Nauticom (voir liens). Il est auto alimenté par la prise usb.

Le fonctionnement est strictement identique au simple com, mais à la première mise en service, deux nouveaux périphériques COM sont trouvés, il faut donc rechercher deux fois le driver sur le cd.

 Convertisseur USB serie

En ouvrant le boîtier nous constatons que l’électronique est ici très dense. Nous avons en double les trois circuits fondamentaux précédemment décrits, avec les leds RX et TX, plus une partie commune basée sur un contrôleur USB 4 ports GL650USB de Genesys en PLCC 48 pins et un quartz de 12 MHz. La carte comporte deux straps non documentés qu’il sera intéressant d’identifier par une étude plus poussée, la documentation ne les évoque pas.
Nous avons donc à faire à deux convertisseurs indépendants sur le plan de l’interface logicielle.

Tout ce qui a été dit sur le simple com est évidement identique et ne sera pas repris, compatibilité et numéro des ports.

Il ne faut pas hésiter et choisir ce modèle double com, même si le besoin immédiat n’est que d’un simple port.

Dans la même lignée, il existe des 4 et 8 ports qui seront très intéressants pour des applications industrielles mais inutiles à bord du bateau.

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Quelques essais de compatibilité

 

PC de bureau, MSI, Athlon 1600, XP pro sp2

Pas de problème, un modem US Robotics 56 K est bien reconnu et fonctionne normalement en COM 4.

 

Portable Dell Latitude, XP professionnel v5.1

Détection réussie mais installation automatique défaillante. Il faut indiquer en manuel le répertoire des divers sur le cd.

Attention il était impossible d’utiliser le GPS avec Maxsea car celui-ci n’acceptait que COM1 ou COM2 alors que le convertisseur n'émule un port qu'en COM4 (et au dessus).
Voir l’explication dans le chapitre incompatibilités. Ce bogue a été maintenant corrigé sur les versions actuelles.

 

PC de bureau, Asus A7N8X-E, Athlon 2600, XP pro sp2

Ludipipo

Le test a été fait sur un cas délicat, programmateur de Pic Ludipipo et Icprog. Ce programmateur utilise les lignes de port COM de manière très exotique et s’autoalimente sur la prise série. Malgré cela, il a fonctionné sans problème en COM3 ce qui est une bonne démonstration de compatibilité.

Outil de développement GPS Rockwell

Impossible de le faire fonctionner car bloqué en COM1, pour les raisons citées au chapitre suivant.

 

Outil de développement microcontrôleur Dallas 89c420 > 89c430 > 89c440

C’est un test redoutable car le loader (loader420.exe 07/11/2002) fourni par le constructeur Dallas, maintenant absorné par Maxim, est bogué. Ce loader 89c420 plante sur toutes les machines rapides et ne marche que sur les PC anciens à cause de problèmes de timings, la réponse arrive trop tôt sur les machines rapides ( plus de 1 GHz d’horloge) et elle est perdue, le programme se plante.
Avec le convertisseur USB vers COM, le problème est strictement identique ce qui montre une excellente compatibilité, le convertisseur ne retarde pas les signaux.

Le 89c420 a été remplacé par le 80c430 qui consomme moins et le 89c440 (plus de mémoire). Le 89c450 est supprimé.

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Incompatibilités rédhibitoires

Nous avons constaté qu’en principe l’émulation du port série fonctionne bien dans la plupart des cas, mais il y a une impossibilité qui peut être fatale si votre application ne peut fonctionner qu’en COM 1 ou 2.
Sur une carte PC, que les ports COM1 et 2 soient ou non câblés vers l’extérieur, ils existent physiquement dans le chipset VIA qui est l’interface habituelle vers tous les périphériques. Ils sont déclarés dans le bios, donc réservés, ce qui empêche la réaffectation à ces valeurs, par défaut 1 et 2, du convertisseur d’émulation USB.
C’est un problème normal, si le bios de la carte le permet, il faut les dévalider ou leur affecter une valeur supérieure dans le bios , sinon, il n’y a aucune solution pour faire fonctionner un logiciel mal écrit qui n’accepte que 1 ou 2.

Certains bios acceptent de changer ou supprimer les ports, d’autres non.

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Utiliser la conversion série > USB

Peut-on utiliser ce matériel sur un vieux portable qui ne possède qu’un port série pour émuler un port USB ?

Evidement non, c’est un tout autre problème, le matériel ne peut pas être réversible. Il existe des microcontrôleurs qui permettent la conversion dans ce sens, mais pas d’application commerciale clef en main pour cette application très marginale.

Sens de branchement
Il faut s'assurer du sens d'une prise, ce n'est pas évident car il y a trois paires de combinaisons possibles :
Male ou femelle, vue coté soudure ou extérieur, PC droit ou terminal croisé.
La méthode est de repérer sur une prise alimentée la broche 5 (extrémité), souvent indiquée sur le moulage.
Ce sera toujours la masse électrique.
Avec un voltmètre, masse sur le 5, fil rouge sur le 3, vous lirez environ – 8 V pour un PC.
Si le – 8V est broche 2, c'est un terminal inversé.
Cela permet d'éviter les confusions entre câbles droits et croisés, une erreur met les sorties en court-circuit.

 Le vieus bus série en DB9

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Conclusion

La transition est interminable depuis le format historique série RS232, qui agonise après des dizaines d’années de loyaux services vers le format USB qui a beaucoup de mal pour s’imposer.

L'USB devrait pourtant tenir quelques années, mais sa carrière sera courte, ainsi que celle du FireWire, la technologie évolue vite et d’autres standards à vie de plus en plus courte se profilent déjà.
Le problème des transitions entre formats incompatibles n’a aucune chance d’être résolu un jour dans le monde de la microinformatique…

L’émulation des vieux ports série manquants est parfaitement réalisée par le chip FTCI, si un logiciel ne fonctionne pas avec ce matériel, incriminez le logiciel en question, pas le convertisseur.

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Liens USB RS232

PC portable . . .GPS . . Ports USB

Nauticom, distributeur de matériel électronique pour la plaisance : nauticom.fr

Drivers Linux et autres systèmes : ftdichip.com

Câble USB > Série (attention à la compatibilité logicielle !)

Chercher dans Google pour fouiller dans cette jungle confuse avec : noserialmouse

En pages acessoires GPS : discount-marine
Wexim : wexim.com
Pour $28 : usbgear.com/usa
Informations variées sur Purple Open Projects : pfranc.com
Low Cost Smart Connector Marries RS-232 To Universal Serial Bus : chipcenter.com

* Liens vérifiés le 22/04/09

© Christian Couderc 1999-2014     Toute reproduction interdite sans mon autorisation