Baccalauréat Professionnel Systèmes Electroniques Numériques

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Bac Pro SEN
Epreuve E2
Session 2010
Baccalauréat Professionnel
SYSTÈMES ÉLECTRONIQUES NUMÉRIQUES
Champ professionnel : Electronique Industrielle Embarquée
EPREUVE E2
ANALYSE D’UN SYSTÈME ÉLECTRONIQUE
Durée 4 heures – coefficient 5
Notes à l’attention du candidat :
ce dossier ne sera pas à rendre à l’issue de l’épreuve
aucune réponse ne devra figurer sur ce dossier
Baccalauréat Professionnel SYSTEMES ELECTRONIQUES NUMERIQUES
Session : 2010
Epreuve : E2
DOSSIER TECHNIQUE
Durée : 4 heures
Coefficient : 5
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Bac Pro SEN
Epreuve E2
Session 2010
SOMMAIRE
Partie Commune:
ANNEXE 1 Plans Architecturaux ................................................................................................................. 3
Plan A0 : Bâtiment A, niveau 0 ............................................................................................................ 3
Plan A1 : Bâtiment A, niveau 1 ............................................................................................................ 4
ANNEXE 2................................................................................................................................................... 5
Extrait du manuel de référence de la Livebox Sagem Fast 3202 :....................................................... 5
ANNEXE 3 Eclairage de sécurité ................................................................................................................ 6
Blocs d'évacuation ............................................................................................................................... 6
Blocs d'ambiance ................................................................................................................................. 7
Centrale de gestion.............................................................................................................................. 7
Réglementation.................................................................................................................................... 7
ANNEXE 4................................................................................................................................................... 8
Extrait documentation technique du téléviseur plasma Panasonic TX-P50S10................................... 8
Extrait documentation technique du Lecteur blu-ray disc Panasonic DMP.BD80 .............................. 10
ANNEXE 5................................................................................................................................................. 12
Extrait de la documentation technique du projecteur motorisé ACME modèle M-250S. .................... 12
ANNEXE 6................................................................................................................................................. 14
Principe du GPS ................................................................................................................................ 14
Décodage trame NMEA ..................................................................................................................... 14
ANNEXE 7................................................................................................................................................. 15
Equipement lingerie ............................................................................................................................. 1
Partie Spécifique:
ANNEXE 8................................................................................................................................................. 16
Composition d’un distributeur de billets ............................................................................................. 16
ANNEXE 9................................................................................................................................................. 17
Le Bus U.S.B. (extrait de « l’U.S.B. et sa norme » , http ://u.s.b.free.fr) ............................................ 17
ANNEXE 10............................................................................................................................................... 20
Câbles U.S.B. .................................................................................................................................... 20
Hubs U.S.B. ....................................................................................................................................... 20
ANNEXE 11............................................................................................................................................... 21
Extrait documentation technique du dimensionnement normalisé des cartes à puces ...................... 21
Extrait documentation technique des normes cartes à puces ............................................................ 22
Extrait documentation technique des positions des contacts et des brochages des cartes à puces . 22
ANNEXE 12............................................................................................................................................... 24
Extrait documentation introduction au bus I2C ................................................................................... 24
Session : 2010
Epreuve : E2
DOSSIER TECHNIQUE
Durée : 4 heures
Coefficient : 5
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Epreuve E2
Session 2010
ANNEXE 1 PLANS ARCHITECTURAUX
Plan A0 : Bâtiment A, niveau 0
Session : 2010
Epreuve : E2
DOSSIER TECHNIQUE
Durée : 4 heures
Coefficient : 5
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Epreuve E2
Session 2010
Plan A1 : Bâtiment A, niveau 1
Session : 2010
Epreuve : E2
DOSSIER TECHNIQUE
Durée : 4 heures
Coefficient : 5
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Epreuve E2
Session 2010
ANNEXE 2
Extrait du manuel de référence de la Livebox Sagem Fast 3202 :
1
Présentation
Le SAGEM F@st™ 3202 est une "Passerelle Résidentielle" à interface ADSL à haut débit qui
permet d'accéder simultanément à des services dits "Triple Play" : elle permet de partager votre
connexion à Internet entre tous les ordinateurs de votre réseau avec ou sans câbles (réseau sans fil à la
norme IEEE 802.11b/g en option). Elle permet également de connecter des téléphones et terminaux
analogiques pour accéder à des services de téléphonie (VoIP) au travers de votre ligne ADSL. Enfin,
d'autres équipements, comme un décodeur, peuvent être connectés au SAGEM F@st™ 3202 pour offrir
des services supplémentaires comme la TV et la Vidéo à la Demande (ou ultérieurement un visiophone).
Cette Passerelle Résidentielle peut être utilisée pour accéder à Internet avec tous les ordinateurs équipés
d'un port USB, Ethernet ou d'une fonction/carte WLAN (WLAN: Wireless LAN: réseau Ethernet sans fil).
Vous pouvez également y connecter jusqu'à trois téléphones analogiques (à fréquence vocale).
2
Caractéristiques et fonctions principales
Bridge/Routeur sécurisé à hautes performances à interface ADSL,
Accès utilisateurs Ethernet 10/100BT, USB1.1, 802.11b/g et Bluetooth,
Serveur DHCP, relais DNS,
Routeur NAT / PAT - Compatibilité FTP, IRC, Net2Phone, Netbios, DNS, Netmeeting H.323, SIP,
RTSP, MGCP (RFC 3134), VPN passthrough (IPSec, IKE, PPTP, L2TP), CUSeeMe, RealAudio,
AOL, Microsoft IM et autres,
Pare-feu (Firewall)
Gestion de la Qualité de Services (QoS) pour protéger les flux sensibles comme la Voix surIP
Voix sur IP H.323,
Serveur HTTP pour une configuration aisée,
Serveur FTP pour la mise à jour du logiciel.
Plan d’adressage
Le réseau Wifi du « Bistrot » est dans le plan d’adressage 172.17.0.0.
La Livebox a l’adresse IP 172.17.0.1
Les DNS Orange sont les suivants :
DNS primaire : 80.10.246.2
DNS secondaire : 80.10.246.129
Session : 2010
Epreuve : E2
DOSSIER TECHNIQUE
Durée : 4 heures
Coefficient : 5
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Epreuve E2
Session 2010
ANNEXE 3 ECLAIRAGE DE SECURITE
Blocs d'évacuation
PLANETE 60 D.1
• Bloc autonome Ecolabélisé
• Faible impact sur l'environnement : -80 %
• Très faible consommation : 0,5 W
• Pas d'éco-contribution pour les sources lumineuses
• Recyclage gratuit en fin de vie
• Montage mural ou plafond (éclairage par la tranche)
• Livré avec 2 étiquettes de balisage non collées «flèche base et «flèche horizontale»
• Utilisation en mode SATI ou SATI ADRESSABLE
• Maintenance réduite, aucun relampage nécessaire (bloc tout led)
• Pack batterie interchangeable
• Garantie 4 ans
PLANETE 60 C.1
• Très faible consommation : 0,7W
• Recyclage gratuit en fin de vie
• Permet de réutiliser sans décabler la patère de la plupart des blocs LUMINOX anciennes générations (nous consulter)
• Livré avec étiquettes de balisage
• Maintenance réduite, aucun relampage nécessaire (led et tube CCFL)
• Garantie 4 ans
ADR 60 IDL.1
• Enveloppe conçue spécifiquement pour la fonction d'évacuation
• Existe en blanc ou gris
• Montage plafond avec kit d'éclairage par la tranche
• Patère universelle pour une reprise rapide des fixations existantes
• Flux de 45 Im avec l'étiquette de balisage en place
• Pas d'éco-contribution pour les sources lumineuses • Etiquette de balisage non collée et fournie
• Maintenance réduite, lampe de veille à Leds • Utilisation en mode SATI ou SATI ADRESSABLE
• Accès aux lampes et à la batterie sans démontage de l'appareil
ADR 60 FL.1
• Montage plafond avec kit d'éclairage par la tranche
• Lampe de secours : tube fluorescent 6w
• Flux de 90 Im • Utilisation en mode SATI ou SATI ADRESSABLE
• Maintenance réduite, lampe de veille à Leds
Session : 2010
Epreuve : E2
DOSSIER TECHNIQUE
Durée : 4 heures
Coefficient : 5
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Session 2010
Blocs d'ambiance
PLANETE 400.1
• Très faible consommation : 0,95 W
• Recyclage gratuit en fin de vie • Esthétique originale
• Montage apparent ou encastré • Profil Extra-Plat
• Photométrie optimisée (le réflecteur à facettes permet une distribution uniforme de la lumière au sol)
• Maintenance réduite, aucun relampage nécessaire (LED et tubes CCFL) • Pack batterie interchangeable
• Garantie 4 ans
ADR 400 L.1
• Possibilité de semi-encastrement
• Lampe de secours : tube fluorescent 9 w • Utilisation en mode SATI ou SATI ADRESSABLE
• Maintenance réduite, lampe de veille à Leds
Centrale de gestion
• Entretien automatique des Blocs
• Vérifications réglementaires automatisées
• Consultation des résultats sur l'écran LCD (2 lignes de 20 caractères)
• Edition d'un rapport de test (imprimante optionnelle)
• Accès sécurisé (2 codes hiérarchisés)
• Navigation par menus • Mémoire non volatile
• Contact sec de synthèse d'alarme • Commandes à distance
Réglementation
Les règles
Eclairage d’évacuation
Eclairage d’ambiance ou anti-panique
- Tous les 15 m dans les
cheminements
- A chaque sortie et issue de secours
- A chaque changement de direction
- A chaque obstacle
- A chaque changement de niveau
- Aux sorties des salles
- Flux lumineux minimal de 5 lumens / m² de surface au sol
- La distance (d) entre 2 blocs ou 2 luminaires doit être
inférieure ou égale à 4 fois leur hauteur (h) au-dessus du sol
soit la formule d ≤ 4h
- Chaque local doit être éclairé par au moins 2 blocs ou
luminaires
Les cheminements
concernés
Tous (couloirs, escaliers, halls)
Les dégagements communs > 50 m² desservant un ou plusieurs
locaux pouvant recevoir au total un effectif > 100 personnes
(établissement soumis au Code du Travail – ERT)
Salles et locaux
concernés dans les
ERP
- Effectifs ≥ 50 personnes Superficie
- > 300 m² en étage et au rez-dechaussée
- > 100 m² en sous-sol
- Effectif
- > 100 personnes en étage et au rez-de-chaussée
- ≥ 50 personnes en sous-sol
Salles et locaux
concernés dans les
ERT
- Effectifs ≥ 20 personnes
- Distance depuis tout point du local à
une issue de dégagement commun ≥
30 m
- Accès depuis tout point du local à
un dégagement commun avec
changement de niveau
- Effectif
- ≥ 100 personnes avec une densité > 1 personne / 10 m²
Session : 2010
Epreuve : E2
DOSSIER TECHNIQUE
Durée : 4 heures
Coefficient : 5
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Epreuve E2
Session 2010
ANNEXE 4
Extrait documentation technique du téléviseur plasma Panasonic TX-P50S10
Session : 2010
Epreuve : E2
DOSSIER TECHNIQUE
Durée : 4 heures
Coefficient : 5
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Session 2010
Session : 2010
Epreuve : E2
DOSSIER TECHNIQUE
Durée : 4 heures
Coefficient : 5
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Session 2010
Extrait documentation technique du Lecteur blu-ray disc Panasonic DMP.BD80
Session : 2010
Epreuve : E2
DOSSIER TECHNIQUE
Durée : 4 heures
Coefficient : 5
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Session 2010
Session : 2010
Epreuve : E2
DOSSIER TECHNIQUE
Durée : 4 heures
Coefficient : 5
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Epreuve E2
Session 2010
ANNEXE 5
Extrait de la documentation technique du projecteur motorisé ACME modèle M-250S.
2. Technical Specification
Power supply
- AC 120V~60Hz or AC 230/240/250V~50/60Hz
Lamp
- MSD 250W/ NSD 250/2 W(IM-250S)
- NSD 400W (IM-400S)
Optical system
- High efficiency optical system
- High quality optical lens and dichroic colors
- Beam angle: 13°
Shutter/Dimmer
- Blackout, 0~100 smooth dimming and strobe speed variable(1~10 flashes per
second).
Color wheel
- Independent color wheel with 9 trapezoid dichroic colors plus white.
- Color wheel rotates with variable speed, giving rainbow effect.
Gobo wheel
- Independent gobo wheel with 7 rotating, interchangeable gobos plus open: 5 metal
gobos, 2 glass gobos are included.
- Gobo wheel rotates with variable speed, giving shaking effect.
Effect Wheel
- Prism/Rotating Prism
Movement
- Pan: 540° in 2.8 second.
- Tilt: 270° in 1.6 second.
DMX Channels
- Standard DMX 512 signal addressing and can be controlled by any universal DMX
controller.
Channels description :
Session : 2010
Epreuve : E2
DOSSIER TECHNIQUE
Durée : 4 heures
Coefficient : 5
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Epreuve E2
Session 2010
Luminous intensity M-250S
Dimension: 428 x 371 x 466 mm (L x W x H)
Weight: 23 kg(IM-250S) / 27 kg(IM-400S)
Session : 2010
Epreuve : E2
DOSSIER TECHNIQUE
Durée : 4 heures
Coefficient : 5
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Session 2010
ANNEXE 6
Principe du GPS
Décodage trame NMEA
Le système GPS à notre disposition nous permet de localiser la maison de la culture MC2 à partir du
décodage d’une trame NMEA.
Voir ci-dessous un exemple de décodage d’une trame NMEA.
Attention ces coordonnées ne correspondent pas au position de la maison de la culture, il ne s’agit que d’un
exemple.
$GPRMC ,154356,A,4856.188,N,00225.603,E,000.0,211.1,191097,002.6,W*6A
Traduction des points importants :
$GPRMC = en -t êt e prot ocole RMC
1 5 4 3 5 6 = heure de récept ion (u nit é UTC) : heure m in ut es - secon des
A = donn ée v alide (sinon V : donn ée non v alid e)
4 8 5 6 .1 8 8 ,N = 48° 5 6 m in ut es 188 m illièm es de minute
secondes, N déclinaison Nort h
0 0 2 2 5 .6 0 3 ,E = 002 ° 25 m inut es 60 3 m illièm es d e minute
secondes, E long it ude East
1 9 1 0 9 7 = dat e : ici 19 oct obre 1 99 7
Session : 2010
Epreuve : E2
DOSSIER TECHNIQUE
Durée : 4 heures
Coefficient : 5
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Session 2010
ANNEXE 7
Equipement lingerie
Etiquette label énergie :
Schéma électrique du coffret lingerie :
DESIGNATION
REPERE
TYPE
ALIMENTATION
COFFRET
LINGERIE
I1
I
CALIBRE
4x40 A
LAVEUSE
3,4kW
Q1
DT40-C VIGI
4x20A/ 30
mA
LAVE
LINGE
1,6 kW
Q2
DT40-C
VIGI
2x16 A / 30
mA
SECHOIR
3,3kW
Q3
DT40-C VIGI
4x20A/ 30
mA
SECHE
LINGE
1,7kW
Q4
DT40-C
VIGI
2x16 A / 30
mA
Session : 2010
Epreuve : E2
DOSSIER TECHNIQUE
Durée : 4 heures
Coefficient : 5
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Epreuve E2
Session 2010
ANNEXE 8
Composition d’un distributeur de billets
Imprimante de reçu
Lecteur de carte
U.S.B.
Unité Centrale (P.C.)
U.S.B.
Interface de communication
avec l’utilisateur (clavier +
écran)
Système de gestion et
distribution de billets
(Dispenser)
Session : 2010
Epreuve : E2
DOSSIER TECHNIQUE
Durée : 4 heures
Coefficient : 5
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Epreuve E2
Session 2010
ANNEXE 9
Le Bus U.S.B. (extrait de « l’U.S.B. et sa norme » , http ://u.s.b.free.fr)
Présentation du bus U.S.B.
Le bus USB est né de l’alliance en 1994 de sept partenaires industriels (Compaq,
DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC et Northern Telecom). Ceux sont eux qui ont
commencé à créer la norme USB. Le bus USB a été conçu à l’origine pour facilité les
transferts de données en particulier définir une connectique « universelle » et « Plug & Play
», utilisable aussi bien pour une souris que pour un modem ou un moniteur. Il a été conçu
également pour répondre au besoin d’intégration entre le monde du PC et celui du
téléphone et enfin pour répondre au besoin d’extensions multiples en dehors du PC. En effet
on peut brancher jusqu'à 127 périphériques en théorie.
L’USB supporte 3 vitesses :
Low Speed à 1.5Mbit/s - (USB 1.1)
Full Speed à 12Mbit/ s - (USB 1.1)
High Speed à 480Mbit/ s - (USB 2.0)
Tous les PC supportent actuellement deux vitesses de bus, le Full Speed et le Low
Speed. La vitesse High Speed a été ajoutée avec l’apparition de la spécification USB
2.0. Cependant, pour pouvoir utiliser cette vitesse de transfert, il faut être équipé de cartes
mères et de contrôleurs USB supportant l’USB 2.0.
Le Câble U.S.B.
1. Définition du câble U.S.B.
Le câblage USB est relativement simple ; il a la même structure quelle que soit la
vitesse de transmission. Le câble transporte deux paires de fils : La paire de signal destinée
au transfert de données D+ et D- et une seconde paire qui peut être utilisée pour la télé
alimentation GND et Vcc. La première paire est non blindée pour les périphériques lents tels
que les claviers, souris fonctionnant à 1.5Mbits/s tandis que caméras, micro et autres ont
recours à une paire de fils torsadée blindée pour atteindre les 12Mbits/s.
2. Composition du câble U.S.B.
Chaque connecteur dispose de deux fils d’alimentation (5V et GND) et deux fils
destinés au transfert de données (D+ et D-).
Une connexion entre deux PC est aussi possible par l’adjonction d’une interface
spéciale qui déjoue la vigilance du PC maître et transforme le second PC en «esclave».
En version Low Speed le blindage n'est pas obligatoire (ce qui assure une plus
grande souplesse de manipulation en particulier pour une liaison souris).
Composition d’un câble USB
La longueur maximale autorisée par la norme est de 3m pour un câble non blindé
donc généralement pour un périphérique Low USB (= 1.5Mb/s) et de 5m pour un câble
Session : 2010
Epreuve : E2
DOSSIER TECHNIQUE
Durée : 4 heures
Coefficient : 5
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Epreuve E2
Session 2010
blindé dans le cas d’un périphérique Full USB (=12Mb/s).
Le câble USB est composé de deux fiches bien différentes : en amont d’une fiche
appelé connecteur USB de type A, branché au host (PC) et en aval par contre peut se
retrouver en deux versions : Connecteur USB du type B et un mini connecteur type B
(appelé souvent optionnel). Ce dernier est réservé aux dispositifs de très faible dimension
(ou de grande intégration) tels les appareils photo numériques.
Brochage des connecteurs USB de type A et B
Alimentation de l’U.S.B.
1. Alimentation de périphériques U.S.B.
La norme a prévu deux niveaux d’alimentations, le premier niveau consomme une
unité d’énergie, l’autre consomme cinq unités. Une unité vaut 100mA. C’est à dire qu’il
existe des composants qui consomment 100mA et d’autres 500mA. Généralement les
composants Low USB consomment une unité d’énergie et les composants High USB
consomment jusqu'à cinq unités. Par défaut, tous les composants consomment une unité et
c’est par soft qu’on lui demande de consommer plus si l’application le nécessite, dans le
cas d’un composant High USB bien sur. Toutes ces informations sont contenues dans les
descripteurs, le composant ne pourra jamais consommer plus que ce qui est
prescrit dans son descripteur. Après énumération, un Device peut consommer jusqu’à
500mA pour un device « High power device » ou rester à 100mA pour un Low Power Device.
L’USB est donc assez flexible et peut supporter plusieurs types d’alimentation.
Certains composants peuvent être entièrement alimentés par le bus USB. (Bus powered) .
2. Différents types d’alimentation U.S.B.
• Low-power bus-powered functions
Les périphériques utilisés par un bus Low-Power puisent toutes leurs puissances de
VBUS et ne peuvent consommer qu’une unité d’énergie. Les périphériques Low-Power,
alimentés par un Low-Power Bus, sont aussi conçus pour travailler avec une tension de
VBUS s’échelonnant entre 4.4 V et 5.25V. Mais une tension de 4.4V suffit pour l’énumération.
Beaucoup d’appareils fonctionnant à 3.3V doivent être munis d’un régulateur.
•
High-power bus-powered functions
Les périphériques alimentés par un bus High-Power puisent toutes leurs puissances
de VBUS et ne peuvent puiser qu’une unité d’énergie avant d’être configurés. Après
la configuration, ils peuvent consommer jusqu'à 500mA. La seule condition est que ce soit
défini dans les descripteurs. Les périphériques Low et High Power alimentés par un High
Power Bus doivent eux aussi être détectés avec une tension s’échelonnant entre 4.75V et
5.25V.
•
Self-powered functions
Ce type de périphérique a une alimentation mixte, c’est-à-dire qu’il peut absorber
une unité d’énergie sur le Bus USB et le reste est tiré d’une alimentation extérieure. Il faut
prévoir alors dans ce cas un peu de réserve car le bus ne délivrera pas plus qu’une unité. Ces
Session : 2010
Epreuve : E2
DOSSIER TECHNIQUE
Durée : 4 heures
Coefficient : 5
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Epreuve E2
Session 2010
types de périphériques « mixtes » sont les plus faciles à concevoir puisque la détection
et l’énumération du périphérique peuvent se faire sans alimentation externe, puisqu’une
unité suffit.
Les Hubs
1. Définition d’un Hub
Un hub est une sorte de multiprise réseau qui permet de multiplier le signal.
La différence entre un hub et un switch est que le hub renvoie les paquets sur tous les ports,
alors que le switch identifie le destinataire du paquet et ne l'envoie qu'à lui.
2. Généralités
Chaque Hub doit pouvoir fournir 100mA par port en aval pour pouvoir alimenter
d’autres périphériques. Un Hub « self powered » c’est-à-dire un hub qui est alimenté par
l’extérieur doit pouvoir fournir 500mA par port aval. Notons également qu’un Hub « self
powered » doit posséder un limiteur de courant sur ses ports aval (5A max.) et signaler les
anomalies au host. On peut aussi dire qu’un périphérique High power doit
posséder un dispositif d’alimentation séquentiel (100mA, puis 500mA). Par ailleurs un bus
powered Hub ne peut supporter que des Low Power Devices. Un High power Device ne peut
être connecté qu’à un Self-powered Hub. On ne peut cascader directement 2 Bus powered
Hubs.
Alimentation des différents Hubs
Le Codage NRZI
Pour transmettre les données, l’USB utilise le codage NRZI ( Non Retour à Zéro
Inversé).
Le principe de ce codage est simple, Un «1» logique est représenté par un
non changement d’état en NRZI et un «0» logique est représenté par un changement d’état.
Ci-dessous un exemple de codage NRZI. Ce type de codage est uniquement utilisé
pour le transport à travers le cordon USB. Il doit être décodé lors de la réception pour
pouvoir retraiter les données.
Principe du codage NRZI
Session : 2010
Epreuve : E2
DOSSIER TECHNIQUE
Durée : 4 heures
Coefficient : 5
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Epreuve E2
Session 2010
ANNEXE 10
Hubs U.S.B.
Câbles U.S.B.
HUB 1
Câble 1 :
- 4 ports USB 2.0 (Compatible avec l'U.S.B. 1.1 et 1.0)
- Taux de transfert jusqu'à 480 Mbps
- LED d'activité- Autoalimenté via le port USB
- Dimensions : 48 x 36 x 31 mm
- rallonge USB blindée conforme aux
spécifications relatives aux câbles sur la
réduction des interférences EMI/RFI.
- Vitesse de transmission :
12Mbits/seconde
- existe en 2 longueurs (1,8m ref. : câble
1A ; 3,0m ref. câble 1B)
HUB 2
- 4 ports USB 2.0 (Compatible avec l'U.S.B. 1.1 et 1.0)
- 2 Voyants : témoin d'alimentation secteur et Liaison
avec ordinateur
- Peut fonctionner en mode auto-alimenté par l'USB ou
avec alimentation fournie- alimentation par adaptateur
secteur 200/240V - 5V/2A
- Dimensions : Diamètre 80 mm / hauteur 40 mm
Câble 2 :
- rallonge USB 2.0 compatible 1.1 et 1.0 non
blindé
- longueur : 1,8m
HUB 3
Câble 3 :
- 2 ports USB 2.0 (Compatible avec l'U.S.B. 1.1 et 1.0), 2
ports PS/2, 1 port DB9M, 1 port DB25F, 1 port Ethernet
10/100)
- Alimentation par cordon de repiquage USB ou PS/2
- Dimensions : 105 x 55 x 25 mm
- rallonge USB 2.0 compatible 1.1 et 1.0 blindé pour réduction des
interférences EMI/RFI
- Vitesse de transmission : 480 Mbps
- existe en 3 longueurs (1,8m ref. : câble 3A ; 3,0m ref. : câble 3B ;
4,8m ref. : câble 3C)
Session : 2010
Epreuve : E2
DOSSIER TECHNIQUE
Durée : 4 heures
Coefficient : 5
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Epreuve E2
Session 2010
ANNEXE 11
Extrait documentation technique du dimensionnement normalisé des cartes à puces
Même si nous ne connaissons aujourd’hui que deux formats principaux de cartes à puce : celui de la
carte bancaire ou de la carte Vitale par exemple et celui de la carte dite mini ou micro SIM des
téléphones portables; il existe théoriquement trois tailles physiques normalisées appelées ID 1, ID 00 et
ID 000. Ces trois formats sont présentés, avec leurs dimensions respectives, sur les figures ci-dessous
FORMAT
ID 1
FORMAT
ID 00
FORMAT
ID 000
L’examen de ces trois figures montre immédiatement que les cartes à puce "normales", c’est-à-dire les
cartes bancaires ou Vitale par exemple, sont au format ID 1 tandis que les cartes mini ou micro SIM des
téléphones portables sont au format ID 000.Comme le montre la figure ci-dessous, les tailles et surtout
les positions de la puce et de ses contacts ont été définies de telle façon qu’un fabricant puisse ne
produire qu’une taille de carte, l’ID 1 en l’occurrence, le client final n’ayant plus qu’à réduire si nécessaire
ses dimensions au format ID 00 ou ID 000 en cassant des découpes prévues à cet effet dans le plastique
de la carte. Nombre de cartes SIM de téléphones GSM sont d’ailleurs encore vendues sous cette forme
comme vous avez peut-être pu le constater si vous avez vous-même placé votre carte dans votre
téléphone lors de sa première mise en service.
COMPATIBILITE
DES FORMATS
Session : 2010
Epreuve : E2
DOSSIER TECHNIQUE
Durée : 4 heures
Coefficient : 5
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Bac Pro SEN
Epreuve E2
Session 2010
Extrait documentation technique des normes cartes à puces
L'intérêt majeur d'une carte à puce aujourd’hui est que son niveau de normalisation est remarquable.
Peu importe que votre carte bancaire ait été émise par une banque française, elle rentrera et sera lue
sans problème dans un distributeur situé ailleurs. A ce propos, je vous rappelle que la normalisation en
question ne concerne pas que la seule puce, mais aussi les dimensions physiques de la carte.
Pour définir une carte à puce, il faut au moins normaliser trois types de paramètres différents :
- des paramètres physiques qui indiquent la taille de la carte et la position de la puce et de ses contacts.
- des paramètres électriques qui précisent les tensions d’alimentation et niveaux électriques mis en
œuvre ainsi que le brochage de la puce sur la carte.
- des paramètres logiciels qui définissent le mode de dialogue avec la carte, les commandes qu’elle peut
interpréter et son comportement face à ces dernières.
Cela s’est traduit par un certain nombre de normes internationales dont le tableau ci-dessous donne
une liste aussi complète que possible dans le cas des cartes en général.
NORMES PRINCIPALES
- la norme ISO 7816 – 1 précisant les caractéristiques physiques de la carte.
- la norme ISO 7816 – 2 définissant la position et le brochage des contacts de la carte à puce.
- la norme ISO 7816 – 3 définissant les niveaux électriques et les chronogrammes de bas niveau qui
régissent le dialogue avec les cartes à puce.
- la norme ISO 7816 – 4 enfin, définissant les différentes commandes de base des cartes à puce.
La plus intéressante de ces normes est évidemment l'ISO 7816-4 qui permet de comprendre le dialogue
entre une carte à puce et son lecteur.
Extrait documentation technique des positions des contacts et des brochages des cartes
à puces
Encore plus peut-être que les dimensions des cartes, les contacts de connexion avec la puce doivent
avoir une position parfaitement normalisée faute de pouvoir lire n’importe quelle carte dans n’importe
quel lecteur. Avant de voir la figure qui précise la position des contacts universellement adoptée
aujourd’hui, dite position ISO, rappelons qu’il a existé en France, pendant plusieurs années, une autre
position des contacts dite position AFNOR que vous pouvez voir sur la gauche de la photo ci-dessous.
La partie droite quant à elle montre la position ISO qui est la seule à être utilisée aujourd'hui.
Position AFNOR
Position ISO
Session : 2010
Epreuve : E2
DOSSIER TECHNIQUE
Durée : 4 heures
Coefficient : 5
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Epreuve E2
Session 2010
Cette position AFNOR était caractérisée par une puce décalée vers l’angle supérieur gauche de la carte
par rapport au brochage ISO, et par un brochage complètement inversé.
Vous pouvez aujourd’hui oublier la position AFNOR puisque plus aucune carte de ce type n’est produite,
même si l’on trouve encore sur le marché des lecteurs avec le double jeu de contacts ISO et AFNOR.
Brochage des cartes à puces.
Les huit contacts, repérés C1 à C8 sur la figure de brochage des cartes. Position ISO sont définis dans
la norme ISO 7816-3 de la manière suivante :
- C1 porte l’appellation normalisée VCC ce qui correspond donc à la tension d’alimentation positive de la
carte, fournie par le lecteur.
- C2 porte l’appellation normalisée RST et correspond à la commande de reset de la carte, fournie par le
lecteur. L’utilisation de cette entrée par la carte n’est pas obligatoire avec certaines cartes à mémoire.
- C3 s’appelle quant à lui CLK ce qui est bien sûr l’abréviation de clock et correspond à l’horloge fournie à
la carte par le lecteur. Bien que la norme précise ici encore que ce signal est optionnel, il est présent sur
toutes les cartes, que ce soient de simples cartes à mémoire ou des cartes à microcontrôleurs car c’est
lui qui rythme les échanges de données entre la carte et son lecteur.
- C4 et C8 s’appellent RFU ce qui signifie tout simplement Reserved for Future Use. Même si vous n’êtes
pas anglophone vous aurez compris que ces contacts sont donc réservés à une utilisation future.
- C5 s’appelle GND et correspond bien évidemment à la masse électrique de la carte.
- C6 s’appelle VPP et correspond à une tension de programmation de la carte fournie par le lecteur. Cette
tension n’est plus jamais utilisée de nos jours. Sa présence vient du fait que les premières cartes à puce
qui ont été produites intégraient de la mémoire EPROM, c’est à dire de la mémoire programmable
électriquement, qui nécessitait une tension de 21 volts pour cela.
C’est cette « haute » tension, que l’on appelait tension de programmation, qui justifiait la présence de
cette entrée VPP.
Aujourd’hui, et même si quasiment toutes les cartes intègrent de la mémoire EEPROM, c’est-à-dire
programmable et effaçable électriquement, la haute tension n’est plus nécessaire car la technologie
actuelle permet de se satisfaire de la seule tension d’alimentation normale VCC.
- C7 enfin est peut être le signal le plus important de tous puisqu’il s’appelle I/O et qu’il correspond donc
aux entrées et sorties de données en provenance ou à destination de la carte. Cette ligne étant seule
pour réaliser les entrées et sorties de données, elle est évidemment bidirectionnelle.
Ce brochage, normalisé et universellement respecté, est présenté sous forme plus visuelle sur la figure
ci-dessous.
Brochage des
cartes à puce
Position ISO
Session : 2010
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DOSSIER TECHNIQUE
Durée : 4 heures
Coefficient : 5
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ANNEXE 12
Extrait documentation introduction au bus I2C
Le bus I2C, dont le sigle signifie Inter Integrated Circuit ce qui donne IIC et par contraction I2C, a été
proposé initialement par Philips mais est adopté de nos jours par de très nombreux fabricants. C'est un
bus de communication de type série.
Présentation : Le bus I2C qui n'utilise que deux lignes de signal (et les masses correspondantes bien sûr)
permet à un certain nombre d'appareils d'échanger des informations sous forme série avec un débit
pouvant atteindre 100 K bits par seconde ou 400 K bits par seconde pour les versions les plus récentes.
Même si ces débits peuvent sembler relativement faibles, les premières applications du bus I2C sont des
applications audio ou vidéo pour lesquelles la simplicité de mise en oeuvre est nettement plus importante
qu’un débit élevé. Ceci étant précisé, voici quels sont les points forts du bus I2C :
c'est un bus série bifilaire utilisant une ligne de données appelée SDA (Serial DAta) et une ligne
d'horloge appelée SCL (Serial CLock) ;
les données peuvent être échangées dans les deux sens sans restriction ;
le bus est multi- maîtres ;
chaque abonné dispose d'une adresse codée sur 7 bits. On peut donc connecter simultanément
128 abonnés d'adresses différentes sur le même bus, sous réserve de ne pas le surcharger
électriquement bien sûr ;
un acquittement est généré pour chaque octet de donnée transféré ;
le bus peut travailler à une vitesse maximum de 100 K bits par seconde (ou 400 K bits par
seconde) étant entendu que son protocole permet de ralentir automatiquement l'équipement le
plus rapide pour s'adapter à la vitesse de l'élément le plus lent, lors d'un transfert ;
le nombre maximum d'abonnés n'est limité que par la charge capacitive maximale du bus qui
peut être de 400 pF. Ce nombre ne dépend donc que de la technologie des circuits et du mode
câblage employés ;
les niveaux électriques permettent l'utilisation de circuits en technologies CMOS, NMOS ou TTL.
Tout ceci étant précisé, voyons maintenant comment fonctionne réellement ce bus car, à la lecture de ce
qui précède, vous devez commencer à vous poser bien des questions.
Principe d’un échange de données :
Session : 2010
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DOSSIER TECHNIQUE
Durée : 4 heures
Coefficient : 5
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Session 2010
Cette figure montre le principe adopté au niveau des étages d'entrée/sortie des circuits d'interface au bus
I2C. Si la partie entrée n'appelle aucune remarque particulière, on constate que la partie sortie fait appel
à une configuration à drain ouvert (l'équivalent en MOS du classique collecteur ouvert) ce qui permet de
réaliser des ET câblés par simple connexion, sur la ligne SDA ou SCL, des sorties de tous les circuits.
Aucune charge n'étant prévue dans ces derniers, une résistance de rappel à une tension positive doit
être mise en place. Le niveau électrique n'est pas précisé pour l'instant car il dépend de cette tension.
Nous parlerons donc de niveaux logiques hauts ou « 1 » ou bien encore de niveaux logiques bas ou « 0 »
étant entendu que l'on travaille en logique positive c'est à dire qu'un niveau haut correspond à une
tension plus élevée qu'un niveau bas. Compte tenu de ce mode de connexion en ET câblé, lorsque
aucun abonné n'émet sur le bus, les lignes SDA et SCL sont au niveau haut qui est leur état de repos.
Cette figure résume le principe fondamental d'un transfert à savoir : une donnée n'est considérée comme
valide sur le bus que lorsque le signal SCL est à l'état haut.
L'émetteur doit donc positionner la donnée à émettre lorsque SCL est à l'état bas et la maintenir tant que
SCL reste à l'état haut (nous verrons des chronogrammes plus précis dans ce qui suit).
Comme la transmission s'effectue sous forme série, une information de début et de fin doit être prévue.
L'information de début s'appelle ici condition de départ et l'information de fin condition d'arrêt.
Une condition de départ est réalisée lorsque la ligne SDA passe du niveau haut au niveau bas alors que
SCL est au niveau haut. Réciproquement, une condition d'arrêt est réalisée lorsque SDA passe du niveau
bas au niveau haut alors que SCL est au niveau haut.
Bien que nous soyons en présence d'un bus série, les données sont envoyées par paquets de huit,
même si un octet regroupe en fait huit bits indépendants.
Le bit de poids fort est envoyé le premier. Chaque octet est suivi par un bit d'acquittement de la part du
destinataire et l'ensemble du processus fonctionne comme indiqué sur la figure. Tout d'abord, sachez
que lors d'un échange de ce type, la ligne SCL est pilotée par l'initiateur de l'échange ou maître, quitte à
ce que l'esclave agisse également dessus dans certains cas particuliers.
La figure ci-dessus montre tout d'abord une condition de départ, générée par le maître du bus à cet
instant. Elle est suivie par le premier octet de données, poids forts en tête. Après le huitième bit,
l'émetteur qui est aussi le maître dans ce cas, met sa ligne SDA au niveau haut c'est à dire au repos mais
continue à générer l'horloge sur SCL.
Pour acquitter l'octet, le récepteur doit alors forcer la ligne SDA au niveau bas pendant l'état haut de SCL
qui correspond à cet acquittement, prenant en quelque sorte la place d'un neuvième bit.
Le processus peut alors continuer avec l'octet suivant et se répéter autant de fois que nécessaire pour
réaliser un échange d'informations complet. Lorsque cet échange est terminé, le maître génère une
condition d'arrêt.
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Epreuve E2
Session 2010
Format de transmission :
Nous savons maintenant comment se déroulent les échanges ; il nous reste à examiner le format des
données transmises afin de comprendre comment fonctionne l'adressage, mais aussi la définition du
sens de transferts des données.
Cette figure montre le contenu du premier octet qui est toujours présent en début d'échange. Ses sept
bits de poids forts contiennent l'adresse du destinataire du message ce qui autorise 128 combinaisons
différentes. Le bit de poids faible indique si le maître va réaliser une lecture ou une écriture.
Si ce bit est à zéro le maître va écrire dans l'esclave ou lui envoyer des données.
S'il est à un, le maître va lire dans l'esclave c'est-à-dire que le maître va recevoir des données de
l'esclave. Lorsqu'un maître désire effectuer plusieurs échanges à destination d'esclaves d'adresses
différentes, il n'est pas obligé de terminer le premier échange par une condition d'arrêt mais peut les
enchaîner en générant une condition de départ dès la fin d'un échange.
Enfin, il existe une procédure dite d'appel général où l'adresse envoyée par le maître, c'est-à-dire
rappelons-le, les sept bits de poids forts du premier octet, est nulle.
Tous les circuits connectés sur le bus, capables de répondre à un tel appel général, doivent alors le faire
et prendre en compte les données qui suivent. Leur attitude dépend du bit de lecture/écriture de ce
premier octet.
En effet, si ce bit est à zéro, le deuxième octet revêt une signification particulière, que je ne détaillerais
pas ici, mais qui permet, au niveau de chaque esclave, la programmation de son adresse par logiciel ou
matériel. Lorsque ce bit est à un, on est en présence d'un appel général matériel qui est transmis par un
maître du bus matériel, tel qu'un circuit d'interface de clavier par exemple.
Un tel circuit est incapable de générer l'adresse du destinataire de l'information qu'il a à envoyer.
Dans ces conditions, l'octet suivant contient l'adresse de ce maître matériel afin qu'un esclave
« intelligent », généralement un microcontrôleur, le reconnaisse et prenne en compte l'information qu'il
émet ensuite.
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Baccalauréat Professionnel Systèmes Electroniques Numériques

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