DISPOSITIF DE RECEPTION DE SIGNAUX NUMERIQUES

L'invention se rapporte à un dispositif de réception de signaux numériques essentiellement utilisé dans le transfert de données entre différents équipements embarqués à bord d'un aéronef. Le « Airlines Electronic Engineering Commitee » situé aux Etats-Unis a défini plusieurs normes de transmission de données numériques connues sous le nom de normes ARINC (Aeronautical Radio Incorporation).

Couramment, plusieurs de ces normes sont utilisées dans un même aéronef et nécessitent autant de supports physiques différents que de normes utilisées. La demande de brevet européen EP-A-0 807 888 donne un exemple d'équipement d'aéronef utilisant plusieurs normes. L'invention a pour but de réduire le nombre de supports physiques en permettant la réception de données transitant sur un seul support selon deux normes différentes par exemple les normes ARINC 429 et ARINC 568. On peut se procurer les détails de ces normes auprès de l'Aeronautical Radio Incorporation (ARINC) 2251 River Road, ANNAPOLIS, MARILAND 21401 USA.

Pour atteindre ce but, l'invention a pour objet un dispositif de réception de signaux numériques selon deux normes différentes transitant sur un même support, caractérisé en ce qu'il comporte :

• des moyens de conversion de niveaux logiques, recevant les signaux numériques et convertissant leurs niveaux logiques en niveaux logiques selon un standard unique,
• des moyens de réception de signaux codés selon une première norme, signaux issus des moyens de conversion de niveaux logiques,
• des moyens de conversion de signaux codés selon une seconde norme en signaux codés selon la première norme, signaux issus des moyens de conversion de niveaux logiques,
• des moyens de transfert de signaux issus des moyens de conversion de signaux codés selon une seconde norme en signaux codés selon la première norme, vers les moyens de réception lorsqu'on reçoit des signaux codés selon la seconde norme, ou de signaux issus des moyens de conversion de niveaux logiques lorsqu'on reçoit des signaux codés selon la première norme.

L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation, description illustrée par le dessin joint dans lequel :

• la figure 1 représente sous forme de schéma synoptique un exemple d'un dispositif de réception de signaux numériques conforme à l'invention ;
• les figures 2a, 2b et 2c représentent un exemple de réalisation des moyens de conversion de niveaux logique ;
• les figures 3a, 3b et 3c illustrent un exemple de conversion de signaux codés selon la norme ARINC 568 en signaux codés selon la norme ARINC 429.

Le mode de réalisation décrit ci-dessous fait référence aux normes de codage de signaux numériques ARINC 429 et 568. Il est bien entendu que l'invention peut être mise en oeuvre pour d'autres normes ou pour des standards voisins des deux normes citées dans la mesure où il est possible de convertir un signal codé selon une première norme en un autre signal codé selon la deuxième norme. Il est également possible de mettre en oeuvre l'invention dans un dispositif de réception de signaux numériques susceptible de recevoir des signaux selon plus de deux normes.

La norme ARINC 429 utilise deux conducteurs électriques sous forme de fils torsadés appelés paire torsadée avantageusement entourée d'un écran formant un blindage permettant de se protéger d'éventuelles perturbations électromagnétiques. Sur cette paire circulent en série les signaux codés selon la norme ARINC 429. La tension différentielle entre les conducteurs de la paire définit trois niveaux logiques. Ces données sont organisées sous forme de mots de trente deux bits dont on décrira la structure ultérieurement.

La norme ARINC 568 utilise quant à elle six conducteurs électriques sous forme de trois paires torsadées avantageusement blindées. La tension différentielle entre les deux conducteurs de chacune des paires définit deux niveaux logiques. Sur la première paire, la tension différentielle forme un signal d'horloge oscillant à une fréquence donnée, par exemple à 11 kbits/s entre les deux niveaux logiques. La tension différentielle entre les deux conducteurs de la seconde paire forme un signal de données sous forme de mots de trente deux bits. La tension différentielle entre les deux conducteurs de la troisième paire forme un signal de synchronisation.

Pour simplifier la représentation de la figure 1, chaque paire est représentée par un trait de liaison. Des moyens de conversion 1 de niveaux logiques reçoivent trois paires sur des entrées 2, 3 et 4. Ces trois entrées peuvent recevoir, soit en parallèle trois séries distinctes de signaux codés selon la norme ARINC 429, soit une série de signaux codés selon la norme ARINC 568. En sortie, les moyens 1 émettent les trois signaux reçus selon l'une ou l'autre des deux normes ARINC 429 ou 568, modifiés de telle sorte qu'ils ne comportent que deux niveaux logiques par exemple selon le standard T.T.L. Ce standard tient son nom (Transistor, Transistor, Logic) d'une technologie utilisant des transistors bipolaires en entrée et en sortie. Selon ce standard, le niveau logique O correspond à une tension inférieure à 0,8 volt et le niveau logique 1 correspond à une tension supérieure à 2,4 volts. La description détaillée des moyens 1 se fera ultérieurement à l'aide des figures 2a, 2b et 2c.

Les trois signaux émis par les moyens 1 sont reçus pour les deux premiers directement sur deux entrées 5 et 6 de moyens de réception 7 de signaux codés selon la norme ARINC 429. Le troisième signal émis par les moyens 1 est reçu sur une entrée 8 des moyens de réception 7 par l'intermédiaire des moyens 9 de transfert de signaux.

Les trois signaux émis par les moyens 1 sont également reçus par des moyens de conversion 10 de signaux codés selon la norme ARINC 568 en signaux codés selon la norme ARINC 429. Les moyens de conversion 10 émettent, vers les moyens 9, un signal codé selon la norme ARINC 429 issu de la conversion de trois signaux codés selon la norme ARINC 568, signaux reçus par les moyens de conversion 10.

Les moyens de transfert 9 reçoivent soit le signal issu des moyens de conversion 10, soit le troisième signal issu des moyens 1 de conversion de niveaux logiques. Les deux signaux pouvant être reçus par les moyens de transfert 9 sont codés selon la norme ARINC 429. Avantageusement, le choix pour les moyens de transfert 9 de recevoir l'un des deux signaux décrits précédemment est réalisé par une unité de commande qui pilote les moyens de transfert 9.

Avantageusement, le dispositif comporte en outre des moyens de test de son fonctionnement. A titre d'exemple, les moyens de test comportent des moyens d'émission 12 de données selon la norme ARINC 429, moyens d'émission 12 pilotés par l'unité de commande 10. Les moyens de test comportent, en outre, des moyens de multiplexage analogique 13 pilotés par l'unité de commande 10. Les moyens 13 sont situés en amont des trois entrées 2, 3 et 4 des moyens 1 de conversion de niveaux logiques.

Lorsque le test de fonctionnement du dispositif n'est pas actif, les moyens de multiplexage 13 transmettent aux entrées 2, 3 et 4 les données codées selon l'une des normes ARINC 429 ou 568 que le dispositif reçoit et les moyens d'émission 12 peuvent servir à émettre des données codées selon la norme ARINC 429 vers un autre équipement électronique de l'aéronef. Par contre, lorsque le test de fonctionnement du dispositif est actif, les moyens de multiplexage ne transmettent plus les données reçues par le dispositif mais transmettent un signal issu des moyens d'émission 12. Ce signal est transmis vers les trois entrées 2, 3 et 4. De plus, les moyens de réception 7 sont reliés à l'unité de commande 11. Ainsi, en émettant un signal au travers des moyens d'émission 12, l'unité de commande 11 peut tester le bon fonctionnement des moyens d'émission 12 des moyens de conversion 1, ainsi que des moyens de réception 7 en comparant le signal émis par les moyens d'émission 12 au signal reçu par les moyens de réception 7.

Les figures 2a, 2b et 2c permettent de décrire un exemple de réalisation des moyens de conversion 1 de niveaux logiques. La norme ARINC 429 prévoit qu'un signal codé selon cette norme peut prendre trois niveaux logiques. Un premier niveau haut noté : « HI » est défini lorsque la tension différentielle entre les deux conducteurs de la paire est supérieure à 6,5 volts. Un second niveau nul noté « NULL » est défini lorsque cette tension est comprise entre -2,5 volts et + 2,5 volts. Un troisième niveau bas noté « LO » est défini lorsque cette tension est inférieure à - 6,5 volts. En revanche, la norme ARINC 568 ne définit que deux niveaux logiques. Un premier niveau haut noté « 1 » est défini lorsque la tension différentielle est supérieure ou égale à 7 volts et un second niveau bas noté « O » est défini lorsque la tension différentielle est comprise entre - 3 volts et + 3 volts.

La figure 2a représente schématiquement le fonctionnement des moyens 1 de conversion de niveaux logiques pour une des entrées 2, 3 ou 4 des moyens 1. L'entrée considérée reçoit les deux conducteurs d'une paire, chacun à un point 20 et 21. Entre ces deux points, peuvent exister les différents niveaux logiques des deux normes ARINC 429 et 568. La tension différentielle présente entre les points 20 et 21 est comparée simultanément à une première tension U_seuil ainsi qu'à une seconde tension - U_seuil dont la valeur est avantageusement sensiblement égale à l'opposée de la valeur de la première tension U_seuil. Ces deux comparaisons sont schématisées par le rectangle 22 pour la comparaison à la tension U_seuil et le rectangle 23 pour la comparaison à la tension - U_seuil. Les sorties 24 et 25 des rectangles 22 et 23 représentent respectivement les résultats des comparaisons à U_seuil et à - U_seuil. Ces sorties prennent un des niveaux logiques du standard T.T.L. Pour le rectangle 22, si la tension différentielle présente entre les points 20 et 21 est supérieure à U_seuil, la sortie 24 prend le niveau logique 1 et dans le cas contraire, la sortie 24 prend le niveau logique O. De même, pour le rectangle 23, si la tension différentielle présente entre les points 20 et 21 est supérieure à - U_seuil, la sortie 25 prend un niveau logique O et, dans le cas contraire, la sortie 25 prend un niveau logique 1.

En choisissant une valeur de la tension U_seuil, comprise entre 3 et 6,5 volts, les moyens 1 de conversion de niveaux logiques peuvent convertir sans équivoque les niveaux logiques de signaux codés selon l'une des normes ARINC 429 ou 568 en niveau logique selon le standard T.T.L. Cette conversion est décrite de façon synthétique dans le tableau représenté à la figure 2b qui comprend deux doubles colonnes. La première double colonne comporte dans sa partie gauche les trois niveaux logiques, un par ligne, de la norme ARINC 429, et, dans sa partie droite, les deux niveaux logiques, sur les deux premières lignes du tableau, de la norme ARINC 568. La deuxième double colonne comporte les niveaux logiques des sorties 24 pour la partie gauche et 25 pour la partie droite. Pour le niveau logique HI, selon la norme ARINC 429 ou 1 selon la norme ARINC 568, présent sur les entrées 20 et 21, correspond un niveau logique 1 sur la sortie 24 et un niveau logique 0 sur la sortie 25 selon le standard T.T.L. Pour le niveau logique NULL, selon la norme ARINC 429 ou 0 selon la norme ARINC 568, présent sur les entrées 20 et 21, correspond un niveau logique 0 sur la sortie 24 et un niveau logique 0 sur la sortie 25 selon le standard T.T.L. Pour le niveau logique LO, selon la norme ARINC 429 présent sur les entrées 20 et 21, correspond un niveau logique 0 sur la sortie 24 et un niveau logique 1 sur la sortie 25 selon le standard T.T. L.

La figure 2c représente un exemple de réalisation des moyens 1 de conversion 1 de niveaux logiques, décrits schématiquement à partir de la figure 2a. Entre une tension d'alimentation continue 26 et une masse 27, sont reliées en série et dans l'ordre, d'une part, quatre résistances R1, R2, R3, R4 et, d'autre part, quatre autres résistances R11, R12, R13 et R14. Le point 20 est relié au point commun des résistances R2 et R3 par l'intermédiaire d'une résistance R5 et le point 21 est relié au point commun des résistances R12 et R13 par l'intermédiaire d'une résistance R15. L'entrée non inverseuse d'un amplificateur opérationnel 28 est reliée au point commun des résistances R11 et R12 et l'entrée inverseuse de ce même amplificateur 28 est reliée au point commun des résistances R3 et R4. De même, l'entrée non inverseuse d'un second amplificateur opérationnel 29 est reliée au point commun des résistances R1 et R2 et l'entrée inverseuse de ce même amplificateur 29 est reliée au point commun des résistances R13 et R14. La sortie de l'amplificateur opérationnel 28 forme la sortie 24 et est reliée à son entrée inverseuse par l'intermédiaire d'une résistance R6. De même, la sortie de l'amplificateur opérationnel 29 forme la sortie 25 et est reliée à son entrée inverseuse par l'intermédiaire d'une résistance R16. Il est avantageux de choisir des valeurs identiques pour les résistances R1 et R11, de même pour les résistances R2 et R12, R3 et R13, R4 et R14, R5 et R15 et pour R6 et R16. Ainsi, La valeur de la tension de seuil U_seuil est sensiblement égale à la valeur de l'opposée de la tension de seuil - U_seuil. La valeur de la tension de seuil U_seuil est alors donnée par la formule suivante :

Dans cette formule, VCC représente la différence de potentiel entre la tension d'alimentation continue 26 et la masse 27. Dans cette formule, on a également pris l'hypothèse que la valeur de la résistance R6 est grande par rapport aux valeurs des autres résistances de telle sorte qu'il est possible de négliger l'effet d'hystérésis apporté par la résistance R6.

Un exemple de réalisation des moyens de conversion d'un signal codé selon la norme ARINC 568 en un signal codé selon la norme ARINC 429 est illustré au moyen des figures 3a, 3b et 3c. La figure 3a représente un mot de 32 bits codé selon la norme ARINC 568 sur la deuxième paire. Le premier octet de ce mot forme l'étiquette 30 de ce mot et les trois octets suivants, portant dans l'ordre les repères 31, 32 et 33 forment les données du mot. Les moyens 10 de conversion, après avoir reçu ce mot en série, le convertissent en parallèle puis constituent deux mots de 32 bits codés selon la norme ARINC 429, puis convertissent ces deux mots en série pour l'envoyer sur la sortie des moyens 10 de conversion vers les moyens de transfert 9. Les deux mots de 32 bits codés selon la norme ARINC 429 sont représentés figures 3a et 3b.

Le premier octet du mot représenté figure 3b reprend l'étiquette 30. Les deux bits suivants, n° 9 et 10, peuvent, selon la norme ARINC 429, former un identificateur de l'émetteur et du récepteur du signal numérique. Ces deux bits prennent par exemple tous deux un niveau logique O. Les deux octets 31 et 32 de données occupent dans le mot représenté figure 3b, les bits n°11 à 26. Les trois bits suivants, n° 27 à 29, destinés à recevoir des données dans la norme ARINC 429 prennent des niveaux logiques O. Les bits 30 et 31 destinés à recevoir des informations du statut du mot prennent par exemple des niveaux logiques 1. Le dernier bit, n° 32, est le résultat d'un calcul de parité effectué sur les 31 premiers bits du mot.

Le premier octet du mot représenté figure 3c reprend également l'étiquette 30. Les deux bits suivants, n° 9 et 10, prennent par exemple un niveau logique 1 pour le bit n° 9 et O pour le bit n° 10. Ces deux bits forment en d'autres termes une extension de l'étiquette 30 et les niveaux logiques qu'ils prennent figure 3c permettent de différencier ce mot de celui représenté figure 3b où les bits n°9 et 10 prennent tous deux des niveaux logiques 0. L'octet 33 occupe les bits n° 11 à n° 18 du mot représenté figure 3c. Les bits 30 et 31 prennent des niveaux logiques 1 et le dernier bit n° 32 est le résultat d'un calcul de parité effectué sur les 31 premiers bits du mot représenté figure 3c.

La fréquence de transfert des signaux codés selon la norme ARINC 429 peut être de 100 kbits par seconde, fréquence nettement supérieure à celle des signaux codés selon la norme ARINC 568. Cette différence de fréquence permet de transmettre deux mots codés selon la norme ARINC 429 pendant le temps nécessaire à la réception d'un mot codé selon la norme ARINC 568.

Avantageusement, le dispositif peut comporter des moyens pour reconnaître automatiquement la norme reçue. L'unité de commande 11 peut par exemple effectuer cette reconnaissance en testant le niveau logique présent sur la sortie 25. Si ce signal est en permanence au niveau logique O, le signal reçu est codé selon la norme ARINC 568. Dans le cas contraire, le signal est codé selon la norme ARINC 429.