C04 — La tablette devient amovible
dimanche 1 septembre 2024
Nous avons récemment parlé de la nouvelle tablette de commande du réseau avec son boîtier. Voici réalisé une carte qui complète heureusement la tablette. Dès le départ lors de la conception de cette tablette, l'idée qu'elle pouvait facilement se déplacer a été évoquée. Une étude a même été réalisée pour que la tablette de comande soit sans fil, reliée au réseau en WIFI. La carte mère pilotant le réseau est déjà munie d'un système de communication en WIFI, essentiellement utilisé pour les mises-à-jour des logiciels des multiples cartes depuis mon bureau. L'idée est séduisante en soi mais présente cependant quelques inconvénients :
— une telle autonomie signifie une batterie embarquée, donc une masse plus élevée,
— une électronique plus complexe,
— une autonomie limitée par la batterie,
— l'obligation de prévoir un dock de chargement aux abords du réseau.
Tous ces éléments nous ont fait renoncer à cette solution compte tenu du contexte se nos trois réseaux. En effet, mon réseau tout comme que ceux de Pierre et Jean-Luc, possède une forme assez ramassée ne nécessitant pas de grand déplacements de l'exploitant pour aller d'un point à un autre. La liaison actuelle est constituée d'un fil double pour l'alimentation électrique et d'une paire pour le bus can de données. Là, il avait moyen de faire une lison plus commode avec un seul câble et une seule prise de connexion au lieu de deux. La tablette comporte une prise directe pour le 9V et une prise RJ11 pour le bus CAN, connectique utilisée jusqu'ici. Cette connectique est doublée par une prise FireWire déjà mentionnée dans cet article. Il s'agit simplement d'un branchement plus commode puisque le FireWire peut véhiculer en même temps que les signaux le courant d'alimentation. Cette connectique présente l'avantage d'être robuste et fiable. De plus nous disposons déjà d'un certain nombre de cordons devenus obsolètes sur nos Mac avec l'avènement de l'USBC et la norme Thunderbold chez Apple. L'idée est simple : placer en façade du réseau des prises sur lesquelles on peut connecter la tablette par un seul câble. Dans mon cas, quatre prises sont amplement suffisantes (2 de chaque côté de l'intérieur du U accueuillant les visiteurs et conducteurs).
Il faut cependant comprendre que le BUS de données utilisé reste un bus CAN et ne devient pas un bus FireWire par simple modification des prises ! Or le bus CAN n'est pas fait pour construire des structures en étoile. La structure du bus doit rester linéaire. Ceci implique qu'on ne peut pas se permettre une simple connection fil à fil entre le bus CAN et les prises FireWire car cela reviendrait à réaliser une étoile à partir de ce point de jonction afin de brancher plusieurs prises. La solution est de créer un nœud avec une carte assurant un pont de liaison entre le bus CAN et les prises FireWire. La carte réalisée par Pierre et Jean-Luc s'insère simplement dans notre bus CAN via notre connectique habituelle RJ11 et propose en sortie deux prises FireWire qui sont connectées à des prises similaires en façade du réseau.
La tablette peut être déconnectée à chaud à tout moment pour changer de prise sans que cela ne perturbe le moins du monde le fonctionnement du réseau. On peut donc choisir facilement l'endroit où se brancher en fonction de la manœuvre à réaliser. C'est surtout pour les manœuvres fines en gare que cette possibilité sera intéressante. Pour la marche générale des trains pratiquement les quatre prise de façade se valent. Précisons aussi qu'il n'est pas interdit de brancher deux tablettes en même temps ! Cela peut permettre de jouer à plusieurs.
Cet article donne quelques précisions sur la réalisation de cette carte servant de pont et les quelques embûches rencontrées.
— une telle autonomie signifie une batterie embarquée, donc une masse plus élevée,
— une électronique plus complexe,
— une autonomie limitée par la batterie,
— l'obligation de prévoir un dock de chargement aux abords du réseau.
Tous ces éléments nous ont fait renoncer à cette solution compte tenu du contexte se nos trois réseaux. En effet, mon réseau tout comme que ceux de Pierre et Jean-Luc, possède une forme assez ramassée ne nécessitant pas de grand déplacements de l'exploitant pour aller d'un point à un autre. La liaison actuelle est constituée d'un fil double pour l'alimentation électrique et d'une paire pour le bus can de données. Là, il avait moyen de faire une lison plus commode avec un seul câble et une seule prise de connexion au lieu de deux. La tablette comporte une prise directe pour le 9V et une prise RJ11 pour le bus CAN, connectique utilisée jusqu'ici. Cette connectique est doublée par une prise FireWire déjà mentionnée dans cet article. Il s'agit simplement d'un branchement plus commode puisque le FireWire peut véhiculer en même temps que les signaux le courant d'alimentation. Cette connectique présente l'avantage d'être robuste et fiable. De plus nous disposons déjà d'un certain nombre de cordons devenus obsolètes sur nos Mac avec l'avènement de l'USBC et la norme Thunderbold chez Apple. L'idée est simple : placer en façade du réseau des prises sur lesquelles on peut connecter la tablette par un seul câble. Dans mon cas, quatre prises sont amplement suffisantes (2 de chaque côté de l'intérieur du U accueuillant les visiteurs et conducteurs).
Il faut cependant comprendre que le BUS de données utilisé reste un bus CAN et ne devient pas un bus FireWire par simple modification des prises ! Or le bus CAN n'est pas fait pour construire des structures en étoile. La structure du bus doit rester linéaire. Ceci implique qu'on ne peut pas se permettre une simple connection fil à fil entre le bus CAN et les prises FireWire car cela reviendrait à réaliser une étoile à partir de ce point de jonction afin de brancher plusieurs prises. La solution est de créer un nœud avec une carte assurant un pont de liaison entre le bus CAN et les prises FireWire. La carte réalisée par Pierre et Jean-Luc s'insère simplement dans notre bus CAN via notre connectique habituelle RJ11 et propose en sortie deux prises FireWire qui sont connectées à des prises similaires en façade du réseau.
La tablette peut être déconnectée à chaud à tout moment pour changer de prise sans que cela ne perturbe le moins du monde le fonctionnement du réseau. On peut donc choisir facilement l'endroit où se brancher en fonction de la manœuvre à réaliser. C'est surtout pour les manœuvres fines en gare que cette possibilité sera intéressante. Pour la marche générale des trains pratiquement les quatre prise de façade se valent. Précisons aussi qu'il n'est pas interdit de brancher deux tablettes en même temps ! Cela peut permettre de jouer à plusieurs.
Cet article donne quelques précisions sur la réalisation de cette carte servant de pont et les quelques embûches rencontrées.
Voici une de mes cartes pont. À droite, les connecteurs RJ11 permettent d'insérer la carte dans le bus CAN du train. À gauche, les deux prises FireWire peuvent être reliées à une prise en façade par un cordon FireWire.
La carte comporte essentiellement 2 circuits intégrés MCP2562 (Hight-Speed CAN Transceiver) et 2 MCP2515 (Stand-Alone CAN Controller with SPI Interface). Tout est doublé pour assurer la liaison avec les deux connexions FireWire. Le programme pilotant tout cela est dans une carte Raspberry PI Pico présentant l'avantage de présenter certaines fonctionnalités comme une liaison USB pour la programmation qui est réalisée en langage C et non pas en assembleur.
La carte comporte essentiellement 2 circuits intégrés MCP2562 (Hight-Speed CAN Transceiver) et 2 MCP2515 (Stand-Alone CAN Controller with SPI Interface). Tout est doublé pour assurer la liaison avec les deux connexions FireWire. Le programme pilotant tout cela est dans une carte Raspberry PI Pico présentant l'avantage de présenter certaines fonctionnalités comme une liaison USB pour la programmation qui est réalisée en langage C et non pas en assembleur.
J'ai monté deux cartes identiques permettant de gérer les quatre prises. L'une pour Clérieux, l'autre sera du côté de Villard d'Avers. Les switchs rouges permettent de définir l'adresse de chaque carte sur le bus CAN afin de les différencier. On peut installer juqu'à quatre cartes.
Lors des essais, nous avons connecté la carte pont directement à la tablette et tout fonctionnait correctement. Ensuite, en poursuivant les tests, une connection passant par la prise murale s'est avérée inopérante. La raison : la connexion à l'intérieur de la prise murale est droite, pas de croisement en interne comme dans un câble FireWire. Le problème provient du fait que sur la prise murale sont connectés des deux côtés un câble FireWire croisé. Or il n'existe pas de câble FireWire non croisé. La norme ne le prévoit pas car en principe il n'y en a pas besoin. La liaison de la carte pont avec un FireWire ordinaire n'est pas dans la norme, cela devrait être une liaison considérée comme interne à un boîtier. C'est sans doute normal que les deux connecteurs de la prise murale soient reliés sans croisement car ce sont tous les deux des prises mâles comme celles qui figurent sur les appareils (ordinateurs, disques durs, etc). Elles sont connectées strictement en parallèles comme le sont deux prises FireWire sur une façade de disque dur pour assurer le chaînage d'un réseau FireWire. Ce petit détail qui nous a échappé a entraîné une erreur de conception dans le dessin de la carte pont.
Un problème ce cordon
Câblage des cordons FireWire 400 à 6 broches (Schéma de Pierre) et numéro des broches (prise vue de face).L'alimentation est donnée par 1 et 2.
Je préfère donc ma solution d'autant plus qu'il me suffit de prendre un cordon FireWire existant, donc croisé, de couper une des deux prises et d'en ressouder une nouvelle à la place en décroisant les fils. De telles prises FireWire sont disponibles par 5 chez TME pour 0,50 € pièce.
Je commence par examiner comment une telle prise est conçue en décortiquant une des prises d'un cordon. Cela semble assez facile de réaliser la soudure d'une nouvelle prise à la place. La fiche femelle FireWire comporte trois pièces : une coquille métallique en deux parties pour assurer le blindage et une pièce en plastique avec 3 lames à souder d'un côté et 3 de l'autre. Ce n'est pas microscopique et cette soudure semble accessible pour l'amateur.
Je procède d'abord au dénudage des fils. On trouve parmi les 6 fils deux conducteurs plus gros de couleur noire et blanche qui sont les fils d'alimentation et deux groupes de paires torsadées dont les couleurs semblent également normalisées (vert+rouge, bleu+jaune). J'identifie chaque fil au contrôleur universel pour voir la correspondance avec la prise à l'autre extrémité.
Le blindage est rabattu provisoirement avant fermeture des coquilles métalliques.
Je commence par examiner comment une telle prise est conçue en décortiquant une des prises d'un cordon. Cela semble assez facile de réaliser la soudure d'une nouvelle prise à la place. La fiche femelle FireWire comporte trois pièces : une coquille métallique en deux parties pour assurer le blindage et une pièce en plastique avec 3 lames à souder d'un côté et 3 de l'autre. Ce n'est pas microscopique et cette soudure semble accessible pour l'amateur.
Je procède d'abord au dénudage des fils. On trouve parmi les 6 fils deux conducteurs plus gros de couleur noire et blanche qui sont les fils d'alimentation et deux groupes de paires torsadées dont les couleurs semblent également normalisées (vert+rouge, bleu+jaune). J'identifie chaque fil au contrôleur universel pour voir la correspondance avec la prise à l'autre extrémité.
Le blindage est rabattu provisoirement avant fermeture des coquilles métalliques.
Pour facilement souder les 6 conducteurs je réalise un petit montage avec des pinces afin de tenir en place le câble et aussi les fils au dessus des lames où ils doivent être soudés. D'abord 3 d'un côté puis 3 de l'autre. J'ai ainsi les mains libres pour tenir le fer à souder d'une main et le fil de soudure de l'autre.
Les 6 fils sont soudés. Il reste à organiser un peu le chevelu du blindage pour refermer les coquilles.
Il est prudent de mettre un ruban isolant électrique autour des soudures afin d'éviter tout contact avec le blindage. Les prises industrielles sont, après soudure, remplies de silicone qui assure une solidité et un isolement fiable.
La prise est refermée et prête à l'emploi. Un test sur le réseau montre que tout fonctionne parfaitement. Je n'ai pas d'enveloppe plastique pour l'esthétique, elles n'étaient pas fournie avec les prises. Ceci est sans importance d'autant plus que tout cela est situé sous le réseau, donc non visible.
Ici un autre cordon en fabrication. Plus économique, le blindage est juste constitué d'un film d'aluminium roulé autour des câbles et d'un petit fil tressé que je vais souder sur la coquille de blindage et que l'on voit dépasser ici. J'ai en tout réalisé 4 cordons non croisés que je vais étiqueter afin d'éviter toute confusion dans le futur, étant donné que ces cordons sont hors de la norme IEEE1394.
Une prise de façade présente une prise FireWire mâle des deux côtés. Le brochage est non croisé.
Une prise en façade du réseau. Le branchement d'un cordon est très facile.
Une carte montée par Jean-Luc. Il met à profit son imprimante 3D pour réaliser un boîtier. Il m'en a proposé mais comme mes deux cartes seront sous le réseau je n'en vois pas la nécessité. Au milieu un petit orifice pour le reset de la carte.
Sur ce côté on distingue les deux prise FireWire (IEEE1394) et l'alimentation 9 V.
À l'opposé, nos classiques RJ11 permettant d'insérer la carte dans le bus CAN
Pour résoudre le problème plusieurs solutions ont été envisagées :
— placer en cascade deux prises murales reliées par un câble ordinaire donc croisé (idée de Pierre) ;
— fabriquer une prise murale répondant aux besoins en utilisant des connecteurs pour circuit imprimé et en réalisant un circuit imprimé adapté (idée de Jean-Luc) ;
— refaire la carte du pont ;
— fabriquer un cordon non croisé (mon idée).
C'est pour cette dernière solution que j'ai opté. La première idée ne nécessite aucun travail mais il faut se procurer plus de cordons et doubler l'achat de prises murales. Il y a un coût et de plus cela va faire des longueurs de fils inutiles sous le réseau car les câbles FireWire ne semblent pas disponibles en longueurs de moins de 1m. L'idée de Jean-Luc demande pas mal de travail : circuit imprimé à concevoir et à monter, boîtier à réaliser en impression 3D… Une solution rdicale est de refaire la carte pont avec des sorties correctes mais là aussi il y a un coût pour regraver un circuit imprimé et de plus les cartes sont déjà montées ce qui signifie de refaire ce travail de soudure.
— placer en cascade deux prises murales reliées par un câble ordinaire donc croisé (idée de Pierre) ;
— fabriquer une prise murale répondant aux besoins en utilisant des connecteurs pour circuit imprimé et en réalisant un circuit imprimé adapté (idée de Jean-Luc) ;
— refaire la carte du pont ;
— fabriquer un cordon non croisé (mon idée).
C'est pour cette dernière solution que j'ai opté. La première idée ne nécessite aucun travail mais il faut se procurer plus de cordons et doubler l'achat de prises murales. Il y a un coût et de plus cela va faire des longueurs de fils inutiles sous le réseau car les câbles FireWire ne semblent pas disponibles en longueurs de moins de 1m. L'idée de Jean-Luc demande pas mal de travail : circuit imprimé à concevoir et à monter, boîtier à réaliser en impression 3D… Une solution rdicale est de refaire la carte pont avec des sorties correctes mais là aussi il y a un coût pour regraver un circuit imprimé et de plus les cartes sont déjà montées ce qui signifie de refaire ce travail de soudure.
Des solutions au problème
