Tout le monde connait l'USB pour en avoir quelques prises sur son PC: un moyen commode de relier de nouveaux périphériques sur son PC. Les plus férus savent qu'il en existe plusieurs versions, les plus récentes étant les plus rapides, le tout semblant compatible (ce qui est vrai au premier abord).
Là où ça se complique un peu, ce sont ces histoires d'USB sans fil, ainsi que les équipements du genre souris sans fil, où le câble USB semble disparaître. Pour arranger les choses, on fait aussi des dongles Bluetooth, ce qui permet de rendre les choses un peu plus confuses...
Mais en fait, c'est très simple: dans la pratique, l'USB a remplacé toutes les prises et ports bizarres lents qui existaient dans un PC pour les périphériques. Une souris était connectée sur un port ...souris (en fait un port dit série), et maintenant certaines souris sont sans fil, avec un dongle USB qui est en fait un émetteur/récepteur connecté sur le port USB pour éliminer le fil avec la souris.
Ceci dit, l'USB n'est pas la panacée: pas assez puissant pour la vidéo, le port HDMI a fini par s'imposer.
Un avantage de taille a bien aidé son expansion: le fait qu'il soit auto-alimenté. En effet, on dispose d'une tension de 5 volt sur un câble USB, et d'un courant pouvant aller jusqu'à 500mA voire 2 A (attention, c'est variable, 100mA est plus conservateur comme valeur), ce qui évite souvent d'avoir à utiliser des piles ou d'ajouter une alimentation externe. On peut de plus brancher et débrancher à chaud (hot-plug), ce qui évite de rebooter son PC à chaque fois que l'on branche un périphérique... C'est même devenu un standard de facto pour les chargeurs.
On va rappeler ici les principales caractéristiques pour faciliter les recherches, mais on n'essaiera de ne pas aller trop dans les détails.
Les versions
- En 1996, la première version de la norme, l'USB 1.0, est spécifiée par sept partenaires industriels (Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC et Northern Telecom).
- En 1998, la version USB 1.1 apporte des corrections et deux vitesses de communications : 1,5 Mbit/s (faible vitesse, ou Low Speed), et 12 Mbit/s (soit 1,5 Mo/s) (pleine vitesse ou Full Speed).
- En 2000, la version USB 2.0 ajoute des communications à 480 Mbit/s (haute vitesse ou High Speed) (soit 60 Mo/s).
- En 2005, le Wireless USB, une version sans-fil de l'USB, est spécifiée par le Wireless USB Promoter Group. Elle promet 480 Mbit/s à une distance de 3 m et 110 Mbit/s à 10 m.
- En 2008, l'USB 3.0 transmet à 5 Gbit/s (vitesse supérieure ou SuperSpeed, en pratique c'est plutôt 4 Gb/s). Les nouveaux périphériques disposent de connexions à 8 contacts au lieu de 4, mais la compatibilité ascendante des prises et câbles avec les versions précédentes est assurée. La compatibilité descendante est impossible, les câbles USB 3.0 de type B ne sont pas compatibles avec les prises USB 1.1/2.0.
Connectique
L’architecture USB a pour caractéristique de fournir aussi l’alimentation électrique aux périphériques en utilisant pour cela un câble composé de quatre fils (la masse GND, l’alimentation VBUS et deux fils de données appelés D- et D+). Les fils D+ et D- forment une paire torsadée et utilisent le principe de la transmission différentielle afin de garantir une certaine immunité aux bruits parasites de l’environnement physique du périphérique ou de son câble.
De base, le bus USB ne permet pas de relier entre eux deux périphériques ou deux hôtes: le seul schéma de connexion autorisé est un périphérique sur un hôte. Pour éviter des branchements incorrects, la norme spécifie deux types de connecteurs :
- le type A, destiné à être situé sur l'hôte (coté PC)
- le type B, destiné à être situé sur le périphérique (vers la souris, la webcam...)
Un hub peut comporter à la fois un connecteur B, qui permet de le relier à l'hôte, et des connecteurs A, qui permettent d'y relier des périphériques. Les appareils (hôte et périphériques) sont équipés de connecteurs femelles. Les câbles de connexion ont toujours une extrémité de type A mâle, et une extrémité de type B mâle, ce qui garantit le respect de la topologie du bus. Il peut aussi exister des câbles de prolongation équipés de connecteurs de même type mais de genres différents.
Au départ il existait donc quatre connecteurs, pour deux types et deux genres. Par la suite, devant le développement d'appareils compacts, une version miniature du connecteur B a été spécifiée. Elle est fonctionnellement équivalente au connecteur B, mais de dimensions nettement réduites.
Evidemment, comme l'USB3.0 spécifie des connexions à 8 contacts au lieu de 4, la prise est nettement plus complexe comme on peut le voir sur les figures suivantes:
On remarque l'effort pour assurer la compatibilité ascendante: ça marche avec les anciennes prises.
On-The-Go
La norme USB 2.0 s’est enrichie d’une fonctionnalité appelée On-The-Go (OTG) pour pouvoir effectuer des échanges de données point à point entre deux périphériques sans avoir à passer par un hôte (généralement un ordinateur personnel). Cette norme est entrée en vigueur en 2007 et s'impose comme un standard désormais. Un périphérique OTG peut se connecter à un autre périphérique OTG, à un périphérique non OTG ou à un hôte.
Dans le cas d’une connexion OTG-OTG, c’est la position du connecteur du câble sur la prise mini AB, à chaque extrémité, qui va permettre de déclarer lequel des deux périphériques OTG va être l’hôte. Ensuite, il peut se produire un renversement des rôles suite à une étape de négociation entre les deux systèmes OTG.
Les applications de cette technologie sont par exemple la connexion directe d’un appareil photo avec une imprimante, la connexion d’un mobile avec un lecteur MP3…