accueil espace > Ressources > Télémesures > Codage et modulation FSK

Codage et modulation FSK


Les projets expérimentaux utilisent généralement des télémesures numériques, qui supportent de nombreuses expériences et permettent d’envoyer des données naturellement numériques (venant de capteurs numériques, d’un GPS,...), ce qui quasiment impossible à faire avec une télémesure analogique IRIG.

La télémesure numérique n’est pas beaucoup plus compliquée que la télémesure analogique, grâce à l’utilisation de microcontrôleurs (PIC, Atmel, BASIC stamp,...). Le club devra posséder quelques connaissances minimales de mise en œuvre et programmation des microcontrôleurs. La partie ’modulation’ est elle très similaire à celle d’une modulation analogique IRIG.

Codage des octets

Le codage de base de la télémesure numérique est inspiré de la norme RS-232, c’est une liaison série asynchrone à deux niveaux sans retour à zéro. On ne peut pas rigoureusement parler de "norme RS-232", car cette dernière comprend aussi les niveaux des tensions (qui sont différents dans notre cas), les formats des connecteurs, etc.

Le codage des octets est en fait celui de la plupart UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter, périphérique gérant les communications séries) des microcontrôleurs usuels (PIC, Atmel,...). En particulier :

- le bit de Start est un 0
- 8 bits de données (LSB first)
- pas de bit de Parité
- un seul bit de Stop, à 1
- au repos, la ligne est au niveau 1

Multiplexage dans un trame

Pour envoyer des données, il faut convenir des règles de communication entre l’émetteur et le récepteur. C’est l’objectif de la mise en forme des trames. Une trame est un bloc de données qu’on souhaite transmettre, avec un format fixe, connu de l’émetteur et du récepteur. Lorsque le récepteur reçoit des données, il saura rétablir à quelle expérience correspond quelle donnée, détecter et même corriger les erreurs de transmission.

On peut imaginer de nombreux formats de trames. Toutefois, les logiciels proposés par Planète Sciences ne supportent actuellement qu’un seul format de trame, dite "trame SNR".

La création d’une trame est nécessaire lorsque l’on souhaite envoyer plusieurs informations avec le même émetteur. En télémesure numérique, le plus simple consiste à mettre en série les différentes données à envoyer, opération appelée Multiplexage.

Le format de trame privilégié par Planète Sciences est
- Une nouvelle trame est marquée par un octet de synchronisation, de valeur 255 (0xFF).
- Les octets suivants sont les données transmises. Bien entendu, il ne faut pas transmettre la valeur 255 dans ces octets, sinon le logiciel se resynchronise sur cet octet et la trame est perdue. Généralement, le programme teste chaque octet et le limite à 254 (0xFE) s’il vaut 255 (0xFF).

Si le club le désire, il peut bien entendu utiliser d’autres formats, auquel cas il devra aussi réaliser le logiciel de réception. En particulier, on peut simplement ajouter des codes détecteurs et correcteurs d’erreurs, différents types de trames, etc.

Modulation FSK

La modulation permet de transformer un signal en un autre, mieux adapté à la transmission.

Par exemple, pour transmettre un signal par ondes radio, on ne peut pas utiliser n’importe quelle fréquence, pour des raisons légales et techniques. On va donc utiliser notre signal pour moduler un signal de fréquence différente, qui sera transmis.

On peut moduler plusieurs paramètres du signal : la phase, l’amplitude, la fréquence.
Sur une chaine de télémesure FSK type Planète Sciences, on utilise la modulation FM-FM à deux niveaux :
- pour passer du signal binaire en un signal analogique modulé envoyé à l’entrée de l’émetteur (kHz).
- dans l’émetteur Kiwi Millenium, pour moduler en fréquence l’onde électromagnétique dite "Porteuse" (MHz).

Pour passer du signal série binaire à un signal utilisable par l’émetteur Kiwi, on utilise une modulation FSK (Frequency Shift Keying), une modulation simple où chaque bit est codé par un signal sinusoïdal de fréquence bien définie. Un bit à 0 va être codé par une fréquence f0 et un bit à 1 va être codé par une fréquence f1 différente. Ces fréquences de codage sont nommées fréquences clefs.

Il existe bien sûr un lien entre les fréquences clefs, le débit et la portée de la liaison. Plus la fréquence est haute, plus le débit est grand mais la portée diminue.
Le matériel de réception CNES / Planète Sciences impose les fréquences / débit suivant.

Débit Fréquence "0" (0V) Fréquence "1" (5V) Amplitude modulation Kiwi
600 baud 1 500 Hertz 900 Hertz 0,5 Vcc
1 200 baud 2 650 Hertz 1 900 Hertz 1 Vcc
4 800 baud 15 000 Hertz 9 000 Hertz 1,5 Vcc
9 600 baud 24 000 Hertz 14 400 Hertz 2 Vcc
14 400 baud 36 000 Hertz 21 600 Hertz 2,5 Vcc
Télémesure Numérique FSK
ANSTJ 1993


 
Suivre la vie du site RSS 2.0 | Plan du site | Espace privé | SPIP | Contact | mentions legales