Présentation
En anglaisRÉSUMÉ
Nombreuses ont été les technologies mises sur la marché pour connecter des unités centrales entre elles. Certaines ont eu plus de succès que d’autres, mais au final elles souffraient de manque de souplesse et de robustesse pour le grand public. Ce n’est pas le cas de la technologie USB présente aujourd’hui sur tous les micro-ordinateurs, ces performances sont adaptées aux besoins et ses domaines d’utilisation se sont largement étendus, jusqu’à évoquer son application dans le domaine industriel.
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Philippe DALLEMAGNE : Docteur ès Sciences - Chef de Projets R&D - Centre Suisse d'Électronique et de Microtechnique CSEM
INTRODUCTION
Le monde des ordinateurs grand public a engendré de nombreuses technologies pour connecter des unités centrales entre elles et à d’autres périphériques. Quelques-unes de ces technologies ont eu beaucoup de succès. C’est notamment le cas de la liaison série RS-232, de la liaison parallèle IEEE-1284, de la liaison Apple ADB, etc.
Au cours de leur existence, ces technologies ont subi des transformations parfois drastiques. Par exemple, la liaison parallèle, originellement unidirectionnelle et peu performante est aujourd’hui parfois utilisée comme ersatz de connexion SCSI pour connecter des graveurs de CD-ROM.
À l’autre bout du spectre, des technologies plus ambitieuses ont permis de connecter les ordinateurs entre eux de manière performante et fiable, mais pas toujours simple. Par exemple, si la norme SCSI est réputée pour son efficacité, elle reste délicate à maintenir dans une configuration qui varie souvent. Elle ne supporte pas les connexions ou déconnexions intempestives. L’interconnexion d’ordinateurs par Ethernet est, elle aussi, fiable et aujourd’hui très rapide, mais elle a un coût encore aujourd’hui prohibitif (notamment dû au transformateur requis) pour pouvoir remplacer les liaisons simples comme la voie série ou parallèle.
Ces technologies performantes ont elles aussi évolué et ont été l’objet de nombreuses versions différentes. Il est apparu difficile dans certains cas, d’assurer la compatibilité ascendante. Par exemple, la norme SCSI a adopté quatre versions de connecteurs physiques différents, nécessitant l’emploi de complexes et coûteux adaptateurs.
Tous ces facteurs expliquent pourquoi ces technologies sont peu utilisées dans les applications grand public.
Par ailleurs, les protocoles de communication utilisés au-dessus de ces technologies présentent rarement la souplesse et la robustesse nécessaires aux produits grand public. Or la polyvalence affichée des ordinateurs personnels implique la connexion de périphériques de nature et de caractéristiques très diverses (par exemple des scanners, des imprimantes, des modems, des appareils photos, des caméras numériques, etc.). La mobilité de certains de ces périphériques entraîne la reconfiguration dynamique quasi permanente du miniréseau constitué par l’ordinateur et son environnement technologique. Enfin les utilisateurs, qui refusent généralement de lire la documentation accompagnant les produits, recherchent surtout des solutions simples qui « résistent à leur ignorance », voire qui anticipent les besoins à venir. Le résultat attendu doit en effet être obtenu quelles que soient les conditions d’utilisation.
Les besoins qui ont provoqué le développement initial de l’Universal Serial Bus par Compaq, Intel, Microsoft et NEC sont donc :
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simplicité de connexion avec détrompeur ;
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configuration et reconfiguration (presque) automatique ;
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remplacement des multiples technologies standards de connexion déjà présentes sur les ordinateurs ;
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performances quelconques (légèrement supérieures) mais robustesse élevée ;
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fourniture de courant intégrée.
USB se devait également d’être une technologie bon marché et très répandue. Elle fut donc l’objet d’une promotion agressive de la part de ses géniteurs et on la trouve aujourd’hui sur tous les micro-ordinateurs.
La dernière version USB 2.0 est au niveau de ses concurrents directs les plus doués, principalement IEEE-1394 Firewire.
Ce chapitre traite du bus grand-public nommé Universal Serial Bus. Il en décrit les motivations, les caractéristiques, les performances et les applications. Il se termine par une estimation de la capacité d’USB à être utilisé dans le domaine industriel.
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Présentation
3. USB 2.0
3.1 Présentation
USB 2.0 est compatible avec les versions précédentes d’USB. USB 2.0 en conserve les principes, les mécanismes et les fonctions, tout en les étendant pour atteindre des taux de transferts élevés.
USB 2.0 offre un débit 40 fois plus élevé qu’USB 1.x : le débit brut est de 480 Mbit/s au lieu de 12 Mbit/s, le débit utile maximal étant environ de 420 Mbit/s. Bien que maintenant une compatibilité ascendante avec les précédentes versions, USB 2.0 possède des caractéristiques qui le différencie nettement comme son cycle de bus. Dans la version 2.0, le hub joue aussi le rôle « d’adaptateur » entre des portions du réseau conforme à la version 1.x et d’autres conformes à la version 2.0. Cette dernière caractéristique est très importante car elle permet de faire coexister les deux versions sans gaspiller les possibilités de la plus récente.
HAUT DE PAGE3.2 Particularités d’USB 2.0
Les éléments physiques d’USB 2.0 diffèrent peu de ceux d’USB 1.x, mais les contraintes sont plus élevées à cause du débit plus important du mode « high-speed ». Le câble doit en particulier être de meilleure qualité, même si les connecteurs retenus sont similaires à la version 1.x.
Chaque dispositif connecté au bus possède un descripteur incluant la version d’USB à laquelle il est conforme. Ce descripteur est transmis au maître durant la phase d’énumération.
Des réseaux de générations différentes peuvent être interconnectés : un réseau 1.x peut être inséré comme une branche particulière dans un réseau 2.0. La branche est alors intégralement en version 1.x, même les nœuds qui seraient aussi compatibles avec la version 2.0. Le maître d’un tel réseau est forcément conforme à USB 2.0. Cette interconnexion est possible au travers des hubs 2.0 qui ont la possibilité d’adapter les caractéristiques...
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USB 2.0
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - * - Universal Serial Bus Specification 1.1.
-
(2) - * - Universal Serial Bus Specification 2.0.
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(3) - Universal Serial Bus Specification Architecture. - Don Anderson, Mindshare inc. Addison-Wesley (1997).
-
(4) - DECOTIGNIE (J.D.), RUIZ (L.), DALLEMAGNE (P.) - Un réseau de terrain à haute performance sur la base de Firewire. - INNOCAP’99, Grenoble, 28-29 avr. 1999.
-
(5) - RUIZ (L.), DALLEMAGNE (P.), DECOTIGNIE (J.-D.) - Using Firewire as Industrial Network. - 19th Conference of the Chilean Computer Society, Talca, Chile, nov. 8-13 1999.
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(6) - DALLEMAGNE (P.), RUIZ (L.), MEALARES (L.) - A low-cost real-time system for control and monitoring of high performance tool-machines. - Proceedings of the Real-Time Systems 2000 Conference, Paris, p. 395-407, mars 2000.
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