Brochage USB expliqué : Guide complet pour débutants

De nos jours, il est facile de réaliser des projets impliquant la création d'une connexion physique entre un contrôleur hôte et plusieurs autres dispositifs alimentés par bus grâce à l'interface USB.

USB signifie Universal Serial Bus (Bus série universel) et a depuis remplacé ses prédécesseurs (FireWire, RS-232 série, et même parallèle) comme interface principale pour connecter un hôte à un dispositif.

Normalement, l'architecture d'un système USB inclut un contrôleur hôte, des ports USB, et une grande variété de dispositifs. Aussi, il y a des cas où vous pouvez ajouter des hubs réseau USB supplémentaires pour créer une structure de connexion en arbre.

Cependant, ce n'est que la surface de tout cela.

Donc, dans cet article, nous expliquerons tout sur l'USB et donnerons différents exemples USB pour vos circuits.

Commençons !

Brochage USB

L'USB a quatre fils blindés qui fonctionnent comme des broches. Deux de ces fils sont pour l'alimentation, tandis que les deux autres sont pour les paires de signaux de données différentielles. Consultez le tableau ci-dessous pour le brochage USB complet.

Broche	Nom	Couleur du câble	Description
1	VCC	Rouge	Broche d'alimentation +5 VCC
2	D-	Blanc	Broche Données-
3	D+	Vert	Câble de données USB Data+
4	GND masse numérique	Noir	Broche de masse

Comment fonctionne un USB ?

Comme tous les connecteurs, tous les types de connecteurs USB ont des types mâle et femelle, s'assurant que vous connectez vos dispositifs dans la bonne direction.

Il est essentiel de faire des connexions USB correctes pour permettre au système de suivre le protocole USB requis. Donc, pour établir une connexion, les dispositifs USB distants comportent ce que nous appelons une connexion amont (upstream). Ces dispositifs distants utilisent cette connexion amont pour se connecter à un hôte.

Maintenant, les hôtes ont aussi des connexions aval (downstream) qui leur permettent de se connecter aux dispositifs distants.

De plus, vous ne pouvez pas utiliser les connexions amont et aval de manière interchangeable. Cela vous aide à éviter les mauvaises connexions et assure que vous connectez le câble USB seulement dans la bonne direction.

Cela vous aide aussi à éviter plusieurs problèmes comme les connexions de bouclage illégales (loopback) et la connexion d'un port aval à un autre port aval.

Comment cela fonctionne vraiment

Premièrement, un dispositif USB montrera sa vitesse maximale en utilisant des résistances de tirage (pull-up) pour amener les terminaux « D+ » et « D- » à 3,3 V. Maintenant, l'hôte ou le hub utilisera aussi ces résistances de tirage pour détecter quand vous connectez un dispositif composé à son port. Ainsi, sans résistance de tirage, l'USB ne détectera pas votre dispositif connecté ou si vous avez un dispositif cassé ou un connecteur cassé.

Donc, quand vous branchez un dispositif externe pour la première fois, le dispositif hôte le scanne et charge la version correcte du pilote requise pour faire fonctionner le dispositif. Pour faire cela, l'hôte utilise un ID produit/ID vendeur (PID/VID) — que le matériel ou le dispositif connecté fournit. Une fois que l'hôte termine le chargement des pilotes de dispositif nécessaires, le matériel/dispositif sera prêt à l'emploi.

Note : Les contrôleurs hôtes USB ont leurs spécifications. Nous avons l'interface de contrôleur hôte universel (UHCI), qui fonctionne pour tous les types USB, l'interface de contrôleur hôte ouvert (OHCI), qui fonctionne avec USB 1.1, et l'interface de contrôleur hôte améliorée (EHCI), qui fonctionne avec USB 2.0.

Types de connecteurs USB

À l'origine, le câble USB ne pouvait être que de deux types, et ces deux types incluaient « Type A » et « Type B ». Par la suite, nous avons obtenu le type USB C, qui vantait une meilleure vitesse de transfert de données avec un système plus robuste.

Consultez le tableau ci-dessous pour l'aperçu complet des différents types USB.

Brochage connecteur USB Type-A

Le Type-A USB est le type de connecteur USB le plus populaire. De plus, vous pouvez les trouver sur les contrôleurs hôtes, ordinateurs, clés USB, et plusieurs autres articles. Aussi, vous ne pouvez faire que des connexions aval avec le Type-A USB car son usage unique est pour les contrôleurs et hubs.

Les connecteurs Type-A USB sont plus grands que les autres connecteurs et ont des formes plates et rectangulaires. De plus, le frottement maintient ce connecteur en place, le rendant facile à connecter et déconnecter. Cependant, l'utiliser dans des zones où votre équipement pourrait vibrer n'est pas une excellente idée.

Le Type-A USB a deux versions : mâle et femelle. La version mâle est la fiche, tandis que la version femelle est ce que nous connaissons comme la prise ou le port.

Les versions de connecteur femelle sont ce que nous trouvons sur les contrôleurs hôtes, tandis que les versions de connecteur mâle sont généralement sur les dispositifs comme les clés mémoire, claviers, souris, et autres connexions aux dispositifs de stockage.

Applications

• Fonctionne dans la plupart des ordinateurs personnels.
• Fonctionne également dans les systèmes télévisuels et musicaux.
• Vous pouvez aussi les trouver sur les consoles de jeu et presque tous les chargeurs pour dispositifs portables mobiles.

Brochage Type-A USB

Les versions plus anciennes du connecteur Type-A ont quatre broches, tandis que les versions plus récentes en ont neuf. Voici un tableau montrant toutes les broches du connecteur Type-A.

Note : toutes les générations du connecteur Type-A USB ont les broches 1 à 4 tandis que les connecteurs de troisième génération ont les broches 5-9.

Brochage USB-B

L'USB-B est le second type de connecteur qui fonctionne principalement pour connecter des périphériques comme les imprimantes et scanners. De plus, leurs brochages ont une disposition différente.

Il a une forme presque carrée avec un léger biseau aux coins supérieurs du connecteur. Aussi, il utilise le frottement pour rester en place quand il est connecté.

Le port USB Type-B est un connecteur amont que vous ne pouvez trouver que sur les périphériques. Ainsi, la plupart des applications Type-B USB nécessitent des câbles A vers B USB.

Voici un fait intéressant :

L'USB Type-B a éliminé les chances de créer une connexion entre deux ordinateurs hôtes. Ainsi, aidant à prévenir les dommages.

Applications

Ce connecteur fonctionne principalement pour les périphériques comme les imprimantes et scanners.

Brochage

Comme le Type-A USB, les versions plus anciennes du Type-B ont quatre broches, tandis que les versions 3.0 plus récentes en ont neuf. Voici un tableau montrant toutes les broches :

Aussi, il y a un second type de connecteur Type-B qui a deux broches supplémentaires :

10	DPWR	N/A	Alimentation vers le dispositif
11	DGND	N/A	Retour masse DPWR

Connecteur USB-C

Le Type-C USB est la spécification USB qui remplace lentement l'USB-B. C'est une fiche réversible minuscule à 24 broches qui fonctionne pour le câblage et les dispositifs USB c.

Les Type-C USB peuvent servir de connecteurs pour les hôtes et les dispositifs. De plus, vous pouvez trouver des Type-C USB dans la plupart des dispositifs mobiles récents.

Brochage connecteur USB-C

Le Type-C USB a 24 broches que vous pouvez connecter de manière réversible. Voici un tableau montrant la liste complète des broches :

Brochage Micro USB

Un connecteur plus petit est devenu nécessaire car la technologie exigeait des tailles USB plus petites pour de nombreux articles comme les téléphones mobiles modernes et les dispositifs audio. Ainsi, le microcontrôleur USB est né.

Le micro USB a les versions Type-A et Type-B USB disponibles, comme le micro-USB 1.0 et 2.0. Cependant, ces versions sont plus petites, et vous pouvez les utiliser pour des lignes d'équipement beaucoup plus minces.

De plus, le micro USB est la norme USB et offre de meilleurs taux de transfert depuis une source externe.

Brochages

Les connecteurs micro USB standard plus anciens ont cinq broches, tandis que la version 3.0 moins courante en a dix. Voici un tableau montrant les broches du connecteur micro USB :

Le quatrième mode de broche est ce que nous appelons l'USB On-The-Go (OTG). Il vous permet de basculer entre les rôles périphérique et hôte sur vos dispositifs. C'est aussi ce qui permet aux dispositifs de décider lequel agira comme source d'alimentation une fois connectés. Par exemple, brancher un téléphone Android sur un ordinateur portable. L'ordinateur portable chargera le téléphone si vous avez un câble de charge seulement, pas le téléphone chargeant l'ordinateur portable.

Conclusion

Il vaut la peine de mentionner que parfois, il est possible d'utiliser des câbles USB A vers USB A pour établir des connexions entre un ordinateur ou dispositif USB à un autre dispositif USB avec un port femelle de style A. Donc, vous pouvez transférer des données entre les deux systèmes.

Cependant, vous ne devriez pas utiliser la connexion de câble type A vers A pour créer des connexions entre deux ordinateurs ou un hub USB et deux ordinateurs. Pourquoi ? Eh bien, créer une telle connexion signifierait que le câble recevrait des quantités égales de tension (5V) des deux ordinateurs. Ainsi, connectant les deux alimentations et causant des dommages irréparables et d'autres problèmes. Parfois, cela peut même causer un risque d'incendie.

Eh bien, cela conclut cet article. N'hésitez pas à nous contacter si vous avez des questions, et nous serons heureux de vous aider.