Que signifie USB ? Ex­pli­ca­tion du célèbre Universal Serial Bus

USB est une norme de bus in­for­ma­tique per­met­tant aux appareils nu­mé­riques de com­mu­ni­quer entre eux. Presque tous les pé­ri­phé­riques possèdent aujourd’hui cette pos­si­bi­lité de connexion. Cette tech­no­lo­gie a cependant connu plusieurs mises à jour et avancées au fil du temps pour améliorer ses per­for­mances.

Vous avez forcément déjà entendu le terme « USB ». Les câbles et les ports USB font aujourd’hui partie de notre quotidien. De l’appareil photo numérique au smart­phone, en passant par l’im­pri­mante et le disque dur externe, les appareils nu­mé­riques peuvent être fa­ci­le­ment reliés entre eux. Mais que se cache-t-il exac­te­ment derrière l’idée de l’Universal Serial Bus ?

Que signifie USB ? Sig­ni­fi­ca­tion et fonc­tion­ne­ment

USB, abré­via­tion de « Universal Serial Bus », est une interface uni­ver­selle basée sur un système de bus in­for­ma­tique en série. Cette norme permet de connecter des appareils externes à un or­di­na­teur ou à un autre terminal pour le transfert de données. Le partage fonc­tionne dans les deux sens. De plus, un câble USB permet également d’alimenter des appareils externes. Par exemple, vous pouvez charger un disque dur externe au format 2,5 pouces avec un seul câble USB.

L’USB a été créé à la fin des années 1990 en tant qu’interface in­for­ma­tique uni­ver­selle. Elle a remplacé d’autres tech­niques d’interface (série ou parallèle) et a permis de faciliter le transfert de données. L’USB utilise la trans­mis­sion de données en série par bits : les données sont envoyées bit par bit sur la voie de trans­mis­sion au lieu d’être envoyées en parallèle sur plusieurs lignes. Cette méthode permet d’obtenir un meilleur taux de transfert de données. Con­trai­re­ment aux autres tech­niques d’interface parallèle, il n’est donc pas né­ces­saire de tenir compte des dif­fé­rents temps de transfert des lignes de données. Cependant, la trans­mis­sion de données en série permet tout de même d’utiliser plusieurs lignes en parallèle. Les normes telles qu’Ethernet, HDMI et SATA utilisent également des méthodes de trans­mis­sion de données en série.

De nombreux pé­ri­phé­riques USB peuvent être connectés à un or­di­na­teur ou à un autre terminal, et ce même lorsque le système est en marche. C’est ce qu’on appelle le bran­che­ment à chaud, ou hot plugging en anglais. L’interface USB reconnaît gé­né­ra­le­ment au­to­ma­ti­que­ment le pé­ri­phé­rique et lance di­rec­te­ment le processus d’in­te­rac­tion (plug and play, traduit par « brancher et utiliser »). Le câble USB peut également être débranché en cours de fonc­tion­ne­ment.

Les versions actuelles USB 3.1 et 3.2 sont par­ti­cu­liè­re­ment adaptées au transfert de données à haut débit. C’est aussi pour cette raison que les disques durs externes sont de plus en plus po­pu­laires, notamment comme solution de sau­ve­garde. Ils sont petits et mobiles et ne né­ces­si­tent pas de câble élec­trique sup­plé­men­taire, car ils sont alimentés en énergie par le même câble de transfert de données. De plus, leur capacité a con­si­dé­ra­ble­ment augmenté au fil du temps et atteint aujourd’hui le téraoctet.

Quelles sont les prin­ci­pales ca­rac­té­ris­tiques de l’USB ?

• Norme uni­ver­selle pour une interface externe per­met­tant de connecter un grand nombre de terminaux dif­fé­rents
• Bran­che­ment à chaud (connexion et dé­con­nexion possibles avec le système en cours de fonc­tion­ne­ment)
• Plug and play (détection et fonc­tion­ne­ment au­to­ma­tiques de l’appareil connecté)
• Ali­men­ta­tion élec­trique possible si­mul­ta­né­ment au transfert de données
• Ex­ten­sible via un hub USB (mul­ti­prise USB per­met­tant plusieurs in­ter­faces)
• Con­nec­teur stable, peu en­com­brant et protégé contre l’inversion de polarité
• Ré­tro­com­pa­ti­bi­lité avec les anciennes normes USB

Quels types de con­nec­teurs USB existe-t-il ?

Au cours de son dé­ve­lop­pe­ment, l’Universal Serial Bus s’est décliné sous dif­fé­rentes formes. En raison de la mi­nia­tu­ri­sa­tion de nombreux appareils, la taille des con­nec­teurs a également dû être réduite. Cela a donné naissance à diverses variantes mini et micro. Tous les types de con­nec­teurs USB sont néanmoins protégés contre l’inversion de la polarité.

Nous possédons pra­ti­que­ment tous une caisse de câbles d’or­di­na­teur inu­ti­li­sés cachée dans un placard, n’est-ce pas ? Cela s’explique par la multitude de variantes de câbles qu’il existe. Voici un bref aperçu des dif­fé­rents types de con­nec­teurs USB :

USB de type-A

De tous les câbles de la première gé­né­ra­tion, le type-A est le plus courant. L’exemple d’uti­li­sa­tion la plus courante des con­nec­teurs de type-A est celle des claviers ou des souris d’or­di­na­teur. Le con­nec­teur rec­tan­gu­laire et plat contient 4 lignes, dont le blindage. La variante de type-A USB 3.0 Super Speed comporte quant à elle 9 lignes. L’USB-A existe en version mini comme micro.

USB de type-B

Les con­nec­teurs de type-B se trouvent souvent sur le côté du boîtier d’appareils tels que les disques durs ou les im­pri­mantes. Ils sont à peu près carrés et possèdent quatre lignes en plus du blindage. Il existe également une variante pour USB 3.0 avec plus de lignes, ainsi qu’un modèle mini et un modèle micro.

USB de type-C

Le con­nec­teur mi­nia­tu­risé USB-C a été introduit en 2014 et a été conçu pour s’adapter aux boîtiers de plus en plus plats des or­di­na­teurs portables et des smart­phones. Cette nouvelle forme est conçue de telle sorte qu’il n’y a plus de haut et de bas et que l’orien­ta­tion du câble n’a donc plus aucune im­por­tance. La nouvelle gé­né­ra­tion de con­nec­teurs USB 4.0 utilisera également ce type de con­nec­teur.

Comment fonc­tionne l’USB ?

La trans­mis­sion des données fonc­tionne selon le principe de bus en série. Sur une ligne, les dif­fé­rents bits sont suc­ces­si­ve­ment envoyés et reçus. Le signal de données est transmis de manière sy­mé­trique : une ligne transmet le signal de données, une autre transmet un signal inversé. La sécurité de la trans­mis­sion des données est ainsi assurée. De plus, les champs élec­triques externes s’annulent mu­tuel­le­ment, ce qui évite les in­ter­fé­rences lors de la trans­mis­sion.

Dans les anciennes spé­ci­fi­ca­tions USB 1.0 et USB 2.0, les données sont trans­mises dans les deux sens par la même ligne de signal. C’est à partir de la version USB 3.0 que plusieurs lignes sont utilisées. Des fils sup­plé­men­taires ont également été ajoutés pour l’ali­men­ta­tion élec­trique via le câble USB. Selon la version USB et le type de con­nec­teur, la connexion fournit une tension constante d’au moins cinq volts. L’intensité maximale du courant en dépend donc également.

Quelles sont les dif­fé­rentes versions des normes USB ?

Alors que A, B ou C désignent le type de câble, les dif­fé­rentes versions désignent l’évolution de cette norme grâce aux avancés tech­no­lo­giques. Les versions ont donc des capacités dif­fé­rentes sur le plan technique.

Quels sont les taux de transfert USB ?

L’Universal Serial Bus assure en priorité la trans­mis­sion des données. Pour cela, la norme met à dis­po­si­tion dif­fé­rents taux de transfert de données jusqu’au taux maximal spécifié. Le con­trô­leur d’hôte est res­pon­sable de la coor­di­na­tion entre les pé­ri­phé­riques USB connectés pour le transfert des données. Depuis son in­tro­duc­tion en 1996 avec la version 1.0, la norme USB a connu une crois­sance ful­gu­rante. Le tableau ci-dessus montre l’aug­men­ta­tion des taux de transfert de données maximum possibles d’une version à l’autre. Dans la pratique, ces taux sont cependant nettement in­fé­rieurs :

Quels sont les dif­fé­rents cas d’uti­li­sa­tion des pé­ri­phé­riques avec USB ?

La norme USB a été dé­ve­lop­pée pour définir un système de trans­mis­sion uni­ver­selle pour pra­ti­que­ment tous les pé­ri­phé­riques. C’est pourquoi presque tous les pé­ri­phé­riques externes peuvent être aujourd’hui connectés à un PC ou à un or­di­na­teur portable via USB. Voici une liste des appareils concernés :

• Les disques durs externes, les clés USB
• Les im­pri­mantes et les scanners
• Les appareils photo nu­mé­riques et webcams
• Les claviers et souris d’or­di­na­teur
• Les lecteurs et graveurs de DVD ou de CD
• Les smart­phones, tablettes et montres con­nec­tées