NMEA 0183 et Multiplexeurs


La norme NMEA 0183, un standard de communication défini par l'organisation NMEA, définit un protocole de communication appelé NMEA 0183 qui permet aux instruments de navigation d’échanger des données entre eux.

Un compas peut, par exemple, envoyer une orientation à un radar pour lui permettre d’avoir un affichage orienté. Tandis qu’un GPS peut envoyer des informations de trajectoire à un pilote automatique afin de suivre une route programmée.

Emetteur et Récepteur

Les communications utilisant le protocole NMEA 0183 comprennent au moins un dispositif envoyant des phrases NMEA et un autre recevant des phrases NMEA. Par convention, un dispositif d’émission est appelé un émetteur et un dispositif de réception un récepteur. L’image de droite montre un tel système minimaliste.

Fig.1: Système NMEA Minimale

Avec le protocole NMEA 0183, les informations sont transmises par des phrases constituées de caractères ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Le contenu d'une phrase est définie par la norme et commence toujours par le caractère '$' ou '!' et finit toujours avec un code spécial, appelé LF (Line Feed = retour à la ligne). Ainsi, un récepteur sait toujours quand les phrases commencent et se terminent. La norme NMEA précise également qu'un émetteur peut envoyer une ou plusieurs phrases à chaque fois qu'il le souhaite, mais de préférence pas plus d'une fois par seconde. Quelques exceptions à cette règle sont les gyrocompas et fluxgates qui transmettent souvent 10 phrases par seconde ou plus.

La norme NMEA 0183 spécifie qu'un émetteur doit avoir assez de capacité électrique pour être capable de parler à quatre récepteurs. Cela signifie que vous devriez être en mesure de connecter jusqu'à quatre instruments recevant des données d'un autre instrument, comme le montre la figure 2. C'est aussi facile à réaliser que de raconter une histoire à un public de quatre personnes. La seule condition pour le locuteur est de parler assez fort.

Fig.2: Un émetteur connecté à quatre récepteurs.

Fig.3: Quatre émetteurs connecté à un récepteur

La situation se complique lorsque plusieurs émetteurs doivent envoyer des données à un seul récepteur. Un exemple typique est celui d’un GPS et d’un anémomètre devant envoyer des données à un pilote automatique. L’ordinateur de navigation est un autre exemple où plusieurs émetteurs (instruments de navigation) doivent transmettre des données à un seul récepteur (l'ordinateur) (fig. 3). La norme NMEA 0183 ne contient aucune disposition pour ces situations, sans équipement spécial, cela est inenvisageable. Les sorties des émetteurs se court-circuiterons mutuellement et les phrases qu'ils transmettent seront altérées puisque n'importe quel émetteur peut émettre à tout moment. Le résultat sera comme quatre personnes racontant, en même temps, une histoire différente à un seul auditeur.

Le multiplexeur

Un multiplexeur NMEA, aussi appelé combineur, résout le problème précédant en offrant un stockage intermédiaire des phrases de données. Chaque émetteur dans le système de la fig.4 est relié à sa propre entrée NMEA sur le multiplexeur. Le multiplexeur lit des phrases complètes de chaque émetteur connecté et les stocke dans une mémoire tampon. Il y a un tampon pour chaque entrée, suffisamment grand pour contenir plusieurs phrases. Par la suite, le multiplexeur vérifie la présence de phrases dans chaque tampon grâce à une boucle d’exécution initiale. A chaque fois, une phrase est prise à partir d'une mémoire tampon et envoyée vers la sortie du multiplexeur NMEA.

Fig.4: Utilisation d'un multiplexeur

La Fig.4 montre un multiplexeur dans une installation typique, où les données NMEA de quatre instruments sont combinées en un seul flux. Ce flux est envoyé à l'ordinateur connecté sur un port RS-232 ou USB pour être utilisé pour la navigation. Un pilote automatique est aussi relié, il reçoit des données NMEA des instruments et/ou de l'ordinateur, en fonction de la configuration du multiplexeur.

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