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Informations intéressantes sur les connecteurs USB

  • Généralités sur les connecteurs USB

  • Comment fonctionne le transfert de données sur USB ?

  • Quelles générations d'USB sont distinguées ?

  • Quel est le format de fiche ?

Généralités sur les connecteurs USB

Le Universal Serial bus, appelé USB, est une interface série très répandue qui permet de relier des appareils électroniques et d'échanger des données. La technologie USB vient d'abord de la gamme PC et a été conçue pour connecter des appareils périphériques tels que des imprimantes, des scanners et d'autres matériels à l'ordinateur domestique.

Connecteur USB

Grâce à des caractéristiques de confort telles que la possibilité de connecter des appareils en fonctionnement (Hot Plugging) ou la détection automatique du matériel (Plug & Play), USB a apporté une simplification significative pour les utilisateurs depuis son lancement en 1996. Avec l'introduction de l'USB 2.0 en 2000, le taux de transfert de données a été considérablement augmenté, de sorte que l'USB a également été utilisé pour la connexion de mémoires de masse externes et s'est imposé comme standard par rapport à des systèmes concurrents tels que FireWire ou eSATA. Stand avec USB 1.0 un taux de transfert maximal de 12 Mbits/s est disponible, avec des taux de transfert USB 3.1 de 10 Gbit/s. Il existe une compatibilité descendante étendue, mais elle a des limites (en particulier en liaison avec l'augmentation de la largeur de variation des connecteurs).

Depuis que les téléphones portables utilisent l'USB comme interface standard et pour l'alimentation électrique, de nombreux câbles sont utilisés avec des fiches USB-C ou micro-USB. En revanche, les périphériques PC classiques tels que les imprimantes ou les scanners utilisent plutôt des connecteurs USB de type B, tandis que le type de connecteur A est attendu du côté hôte. Lors de l'achat de connecteurs USB, il convient donc de déterminer à l'avance quelle génération USB et quel format de fiche sont réellement nécessaires.

 

Comment fonctionne le transfert de données sur USB ?

La communication dans un système USB est contrôlée de manière centralisée par un contrôleur hôte, qui fait généralement partie des modules implémentés d'une carte mère pour ordinateur personnel. Le contrôleur hôte lit les données des appareils connectés. Les appareils connectés ne doivent envoyer des données que sur demande par le contrôleur hôte. Les appareils USB on the Go peuvent communiquer sans qu'un contrôleur hôte ne soit associé. Les appareils nouvellement connectés reçoivent une adresse unique du contrôleur hôte et sont demandés, entre autres, l'ID du fabricant et du produit. La norme USB définit différentes classes d'appareils pouvant être commandées avec des pilotes génériques. Cela n'exige pas un pilote pour chaque appareil. Ainsi, les appareils dotés de fonctions de base telles que les claviers, les souris ou les mémoires de masse peuvent être utilisés immédiatement sans installation préalable du pilote.

USB fournit déjà une alimentation électrique depuis la première version via la connexion de câble utilisée. La puissance maximale absorbée par les clients a été étendue jusqu'à 100 W avec la poursuite de la spécification USB de 0,5 W au début.

 

Quelles générations d'USB sont distinguées ?

Générations USB

La norme USB peut être intégrée dans les versions suivantes :

USB 1.0

USB 1.0 a été introduit en 1996 en tant que successeur unifié d'une série d'interfaces PC différentes. En raison de la revendication universelle, la norme ne s'est pas limitée au clavier et à la souris, mais elle était également prévue pour des périphériques PC plus larges.  Avec une vitesse de transmission maximale de 12 Mbits/s, la connexion des mémoires de masse n'a pas été possible.

USB 1.1

USB 1.1 a été introduit en 1998 comme spécification, éliminant ainsi en premier lieu les erreurs et les problèmes non résolus du prédécesseur. Le taux de transfert est resté le même. 

USB 2.0

La spécification USB 2.0 (« High Speed ») introduite en 2000 est la plus répandue à ce jour et se trouve dans presque tous les systèmes informatiques.  Avec un taux de transfert de 480 Mbits/s, il a permis l'utilisation régulière de connexions gourmandes en données telles que le stockage en masse ou les périphériques vidéo. Cela a permis à USB de rivaliser avec le système FireWire. La puissance maximale fournie a été augmentée de 0,5 W à 2,5 W.

USB 3.0

En 2008, l'USB 3.0 a été introduit avec l'addition de nom « SuperSpeed » et un taux de transfert théorique de 5 Gbits/s. Le débit de données net maximal possible est inférieur à 4Gbits/s. De nouvelles formes de connecteur et de nouveaux câbles ont été introduits avec USB 3.0. Les ordinateurs domestiques courants possèdent plusieurs ports USB 3.0 en plus des ports USB 2.0 connus. Cependant, les transmissions USB 3.0 ne sont effectuées que si le contrôleur hôte et les câbles et périphériques maîtrisent la norme. Dans le cas contraire, le mode USB 2.0 est activé. Avec USB 3.0, une consommation électrique de 4,5 W est disponible en standard - avec la fiche USB type C présentée en 2014, même 15 W ou 100 W en mode USB Power Delivery (USB-PD).

USB 3.1

La norme USB 3.1, qui a été mise en place en 2013, a doublé la vitesse de transmission jusqu'à 10 Gbits/s. L'ancienne norme USB 3.0 est entrée dans la nouvelle spécification et s'appelle depuis officiellement « USB 3.1 Gen 1 ». SuperSpeed + est donc appelé « USB 3.1 Gen 2 ».

Compatibilité

La technologie USB se caractérise par une compatibilité descendante étendue, qui permet également l'utilisation à plus long terme d'appareils plus anciens. Ainsi, les périphériques USB 2.0 peuvent être utilisés sur un contrôleur hôte compatible USB 3.0. De même, il est possible d'utiliser des appareils USB 3.0 sur un contrôleur hôte compatible USB 2.0 maximum. Il convient toutefois de veiller à ce que ce dernier puisse utiliser la puissance nécessaire de l'appareil. Pour un fonctionnement réel dans la spécification USB 3.0, le câble ainsi que l'appareil correspondant doivent être conformes à la norme en plus du contrôleur hôte. 

 

Quel est le format de fiche ?

Format de fiche

Les formats courants sont :

Type A

La forme la plus courante est le type de fiche mâle A pour lequel une prise adaptée peut être utilisée comme type de connexion USB classique sur presque tous les ordinateurs. La forme plutôt grande est due à l'histoire du développement dans le domaine des PC et rend peu intéressante pour les appareils mobiles ou de petite taille. Les connecteurs de type A sont généralement utilisés pour la connexion à un hôte. 

Type B

Le type de connecteur B est beaucoup moins répandu que le type A. Le domaine d'application le plus adapté est le raccordement d'appareils d'impression et de photocopie. Il est souvent utilisé lors du branchement de disques durs externes.

Type C

La forme du type C a été présentée en 2014 et est le dernier format de la famille de connecteurs USB. Par rapport au type A et au type B, ce modèle est nettement plus compact. En raison de la structure à points de symétrie, il n'est pas nécessaire de brancher le connecteur dans un sens précis, ce qui simplifie considérablement l'utilisation. La fiche mâle de type C permet une intensité de courant de 3 A à une tension nominale de 5 V par rapport aux spécifications précédentes et peut donc garantir une puissance de 15 W. En mode USB-PD, une intensité de courant de 5 A est possible. La tension peut être augmentée de 5 à 12 ou 20 V, ce qui permet des prises de vue de puissance jusqu'à 100 W. En libérant la direction du flux, l'alimentation est désormais possible dans les deux sens.

Micro USB

Micro USB

La fiche micro-USB est actuellement la connexion la plus courante pour les appareils mobiles tels que les smartphones ou les tablettes. Grâce à sa forme compacte, il trouve facilement de l'espace dans un boîtier. Ce type de connecteur est remplacé par le type C dans le développement en cours.

Types de construction

Le champ d'application universel des connecteurs USB offre aujourd'hui un large choix de types de construction par rapport à la phase initiale de la technologie USB. Il convient de respecter les spécifications de chaque génération USB ainsi que les combinaisons possibles et l'espace disponible dans le domaine d'utilisation. Grâce aux micro et mini-fiches, il existe des variantes pour de petits espaces, complétées par le nouveau type C et remplacées à long terme.

Il y a donc quelques critères à respecter lors de l'achat de connecteurs USB. La compatibilité des appareils à connecter doit être l'aspect le plus important. En fonction de la configuration, le choix des variantes disponibles peut déjà être réduit à une mesure plus facile à gérer. En outre, l'espace disponible dans le domaine d'application peut jouer un rôle ou des utilisations particulières telles qu'une alimentation électrique plus puissante qui peut éventuellement être utilisée pour le choix du connecteur de type C. Dans tous les cas, un regard sur les spécifications techniques et les fiches techniques des terminaux utilisés permet d'évaluer clairement les performances et de dissiper toute ambiguïté. 

 
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