USB
L'USB (Universal Serial Bus ou bus série universel) à été conçu durant quatre ans, de 1994 à 1998, par
plusieurs entreprises: Philips, NEC, Hewlett-Packard, Microsoft, Intel, Compaq et Lucent. Actuellement,
il équipe la totalité des ordinateurs récents. Chaque périphérique actuel peut être utilisé sur un port USB.
Le port USB est destiné à remplacer les ports série et parallèles. L'USB possède certains avantages certains,
en particulier un grande facilité d'extension et d'utilisation. Les périphériques fonctionnant avec l'USB
ne sont en général pas plus coűteux que les périphériques fonctionnant sur un bus série ou parallèle.
L'USB supporte le "plug and play" (détection automatique de nouveaux périphériques), et la transmission
en temps réel de voix, de son et de vidéo compressées. L'une des caractéristiques particulière de l'USB
est qu'il supporte le "Hot Plug And Play". Cela signifie qu'un périphérique USB peut être relié à
l'ordinateur à n'importe quel moment. Il est par la suite configuré de manière automatique, sans
redémarrer l'ordinateur. Cela est possible si le système d'exploitation le permet. Parmi les
périphériques USB disponible actuellement, nous pouvons citer les imprimantes, les modems, les webcams,
les scanners, les lecteurs et graveurs de CD-Rom, et la liste de ces périphériques ne cesse de s'acroître.
Connexion des périphériques
Pour connecter des périphériques USB à un ordinateur, nous avons besoin d'un contrôleur USB. Celui-ci se
présente sous la forme d'une carte d'extension munie de ports USB, à insérer dans un des connecteur PCI.
En règle générale, une carte contrôleur USB dispose de quatre ou cinq ports. Une fois installée, il est
possible de connecter des périphériques USB dans n'importe quel ordre. Nous disons alors que les
périphériques sont connectés en "étoile". Ce terme provient du fait que tous les périphériques sont
connectés sur une carte commune. Si nous voulons augmenter fortement le nombre de périphérique à utiliser,
nous devons connecter un HUB USB sur un ou plusieurs ports du contrôleur. Un HUB est un élément servant à
"multiplier" le nombre de ports disponible. Pour cela, nous plaçons à son entrée un câble le reliant au
contrôleur. Le port est alors multiplié sur le HUB. L'image ci-dessous illustre un HUB USB.
HUB USB
Si nous utilisons des HUB USB comme celui qui est illustré ci-dessus, les périphériques sont placés en
"arbre".
Alimentation des HUB USB
Un périphérique USB peut être alimenté soit par le secteur (à l'aide d'un transformateur), soit directement
par le port USB.
Les HUB USB peuvent être alimentés eux aussi de deux manières différentes. Certains ont un circuit
d'alimentation pour chaque port, et nécessitent un transformateur connecté au réseau électrique. Ils sont
capable d'alimenter les périphérique qui utilisent directement le courant provenant du HUB USB. L'autre
type d'alimentation utilise uniquement le courant délivré par le contrôleur. Ce type de HUB est en règle
générale incapable d'alimenter des périphériques non reliés au réseau électrique. Il existe en réalité trois
types d'alimentations qui équipent les HUB USB:
"Bus Powered Hubs": 500mA sur l'ensemble des ports
"Low Power, bus powered fonctions Hub": 100mA sur chaque port
"High power, bus powered functions Hub": 500mA sur chaque port
Câbles
Il n'y a qu'un seul type de câble servant à connecter des périphériques USB au contrôleur ou à un HUB.
Les contrôleurs et les HUBs sont équipés de plusieurs connecteurs dits de type "A". Sur les périphériques,
nous trouvons des connecteurs dits de type "B". Le câble se compose de quatre fils. Deux d'entre eux servent
à véhiculer les données et son torsadés pour éviter les perturbations extérieures. Les deux autres fils
servent apportent le courant nécessaire. L'un d'entre eux est le potentiel +5V et le second est la masse.
Plus la vitesse de transmission des donnée est importante, plus la câble est sensible aux perturbations
électromagnétiques extérieures. Le mode haute vitesse est capable d'atteindre une vitesse de transmission
de 12Mbits par seconde. A cette vitesse un blindage est nécessaire. Ce blindage est relié à la masse et sert
uniquement de protection aux perturbations électromagnétiques extérieures.
Mode de transmission
L'USB est capable d'utiliser deux façons de transmettre les données. La première est dite en mode asynchrone,
et fonctionne comme un port série classique. La deuxième est dite en mode isochrone, qui effectue une
communication continue du contrôleur avec les périphériques. En utilisant ce mode, le contrôleur transmet
un paquet à chaque périphériques pour les maintenir synchronisés (paquet isochrone).
Il y a plusieurs types de paquets: les paquets de isochrone, les paquets de contrôle, les paquets
d'interruption et les paquets en vrac. Les paquets de contrôle servent à interroger le périphérique pour
connaître son état, à le configurer, et à lui envoyer des commandes. Les paquets isochrone sont envoyés
aux périphérique temps réel par intervalle de temps réduit et régulier. Ces périphériques nécessitent en
effet l'envoi ou la réception de données régulièrement et à des intervalles très réduits. Les paquets
d'interruption sont indispensables, car l'USB ne supporte pas les interruptions. Enfin, les paquets en
vrac sont envoyés vers des périphériques qui n'ont pas besoin de fonctionner en temps réel, par exemple
les imprimantes.
USB 1.1
L'USB 1.1 est la première version élaborée. Le voltage transmis dans le câble est de 3,3V. En basse vitesse,
l'USB 1.1 est capable d'atteindre des débits allant de 10 à 500Kbits par seconde. Ces vitesses sont
évidemment destinées aux périphériques ne nécessitant pas un débit particulièrement important. En haute
vitesse l'USB 1.1 est capable d'atteindre le débit théorique de 12Mbits par seconde. Ce débit est utilisé
par les périphériques nécessitant une vitesse élevée, par exemple les scanners. L'USB 1.1 permet de
connecter au maximum 127 périphériques.
USB 2.0
L'USB 2.0 utilise une transmission des signaux de 0,4V. La réduction de la tension permet d'accroître la
vitesse de transmission. le débit théorique atteint pour tous les périphérique est de 480Mbits par seconde.
Les éléments USB 1.1 sont compatibles avec l'USB 2.0. Ils peuvent donc être utilisés sur des HUB ou
contrôleurs USB 2.0. Si un HUB USB 1.1 est connecté à un contrôleur USB 2.0, les périphériques qui seront
connectés sur les ports du HUB atteindront le débit maximal de l'USB 1.1. Autrement dit, sur un contrôleur
USB 2.0, seuls des éléments USB 2.0 peuvent être connectés si nous voulons atteindre 480Mbits par seconde.
Hormis ces différences, l'USB 2.0 est utilisé de la même façon que l'USB 1.1.
