L USB Et Sa Norme v1

8/16/2019 L USB Et Sa Norme v1

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L’USB ET SA NORME

Ce document à pour but d’aider les personnes qui souhaitent se familiariseravec le bus USB. Ce document, très sommaire en fait, vu la complexité de cettenorme, n’a pas du tout la prétention d’ tre complet mais reprend mesrecherches et conclusions sur ce bus USB. !l donne un aper"u des éléments lesplus importants à tenir compte lors d’une première étude.

Ce document en est à sa première version au #$ septembre #%%#

Une étude plus complète est sur http&''u.s.b.free.fr et sera mise à (ourré)ulièrement ainsi que le téléchar)ement de divers lo)iciels permettant ledéveloppement à base du bus USB.

http://u.s.b.free.fr/http://u.s.b.free.fr/


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La norme USB en quelques mots v1.0 - 21/09/02

Fait par Matthieu KUH ! Mise " #our sur h ttp $ // u .s. % .&ree .&r - 'mai l $ u.s .%(&ree .&r 2

Table des matières

*a norme USB ....................................................................... +

). *+n+ralit+ sur l,USB................................................................ 1. Origine de l’USB ........................................................................... 5 2. Naissance de L’USB ...................................................................... 5 3. Avantages de l’USB....................................................................... 64. Facilité d’utilisati n ....................................................................... 6

)). itesse e trans&ert e l,USB.................................................... 1. !é"initi ns des di""érentes vitesses.................................................. #

a. !é$its t%é ri&ues................................................................................. # $. !é$its réels......................................................................................... '

2. (ais n des tr is vitesses de l’USB ...................................................)

3. ! *aine d’utilisati n des di""érentes vitesses ................................... )4. Les dé$its de l’USB ....................................................................... )

))). Le %le USB ....................................................................... 91. !é"initi n du c+$le USB ................................................................. )2. , *- siti n du c+$le USB ........................................................... 1

) . La orme USB ......................................................................111. /ntr ducti n............................................................................... 112. 0 -licati n des di""érents c%a-itres de la n r*e USB ....................... 11. 3peratin4 S5stem .................................................................161. L’USB et ind s....................................................................... 132. , *-ati$ilité des OS avec l’USB. .................................................. 13

3. Autre s luti n si le , est tr - ancien............................................ 134. ,aractéristi&ue d’un OS gérant l’USB .............................................14

5. Bugs de l’USB ............................................................................ 146. , *-ati$ilité USB 1.1 USB 2. ...................................................

14#. USB et /000 13)4....................................................................... 15 ). Le Forum USB.......................................................................11. /ntr ducti n du " ru* ................................................................. 15 2. F ncti nne*ent du " ru* ............................................................ 15 )). Le Bus USB ........................................................................17

1. rinci-e du $us USB.................................................................... 162. - l gie du Bus USB ................................................................. 163. r t c le USB ............................................................................ 1# 4. 7-e de -a&uet USB ................................................................... 1'

a. Les -a&uets 8et ns ............................................................................. 1)$. Les -a&uets !ata ............................................................................... 2c. Les -a&uets 9 :ands%a;e < .................................................................2 d. Les -a&uets SOF ................................................................................21 e. 0 -licati n des di""érents c%a*-s des -a&uets d’une tra*e USB ...............22

))). otions importantes pour ommen er ave l,USB ....................281. Le $ranc%e*ent = c%aud u le 9: t lug in< .................................. 242. ,% i 9 L < u 9 Full < USB...................................................... 243. !élai de -r -agati n ................................................................... 25 4. e*-s de c nne i n et de déc nne i n ......................................... 26

a. /ntr ducti n ...................................................................................... 26

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$. rinci-e de " ncti nne*ent de la c nne i n déc nne i n ...................... 265. , dage N(>/ ............................................................................. 2#



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6. , ns **ati n ........................................................................... 2'#. Ali*entati n USB ....................................................................... 2'

a. Ali*entati n de -éri-%éri&ue USB ........................................................ 2'$. Avantage de l’ali*entati n USB ........................................................... 2'c. !i""érents t7-es d’ali*entati n du BUS USB........................................... 2)

'. Les :u$s ...................................................................................2) a. !é"initi n d’un :u$ ............................................................................2) $. :u$ généralités .................................................................................2)c. !i""érents t7-es d’ali*entati n du :u$ USB ........................................... 3

). , urant de veille ........................................................................ 31 . !i""érents t7-es de trans"ert ...................................................... 31

a. rans"ert en * de , ntr?le .................................................................31 $. rans"ert en * de /nterru-t ................................................................ 31 c. rans"ert en * de/s c%r ne ............................................................... 31 d. rans"ert en* de Bul; ...................................................................... 31

11. L’énu*érati n ......................................................................... 32a. !é"initi n de l’énu*érati n.................................................................. 32$. rinci-e de " ncti nne*ent de l’énu*érati n .........................................32

12. Les descri-teurs....................................................................... 33a. !é"initi n d’un descri-teur .................................................................. 33$. (?le des descri-teurs ......................................................................... 33c. /denti"icati n des di""érents descri-teurs ............................................... 34d. !i""érentes catég ries des descri-teurs ................................................. 35 e. L giciels de int /NF ......................................................................... 4

) . :); / ); .............................................................................801. /ntr ducti n au r duct /! et au @end r /!.................................... 4

2. N r*alisati n des /! @/!.......................................................... . 41. Les &i hiers ,er%ores en e es p+riph+riques USB .....................................8))). Kit e +veloppement e river ............................................871. 0nu*érati n des di""érents t7-es e istant ...................................... 462. A-erEu des assistants de créati n de drivers................................... 4# ) . ?uelques onseils pour installer un p+riph+rique USB ...............891. /nstallati n d’un n uveau -éri-%éri&ue .......................................... 4)2. @éri"ier &u’un -éri-%éri&ue est $ien installé .................................... 4)



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Table des figures

Figure 1 : , *- siti n d’un c+$le USB ................................................................. 1Figure 2 : Br c%age des c nnecteurs USB de t7-e A et B ........................................ 1Figure 3 : As-ect des c nnecteurs USB de t7-e A et B ............................................ 11Figure 4 : - l gie du $us USB ......................................................................... 16Figure 5 : 0 e*-le de $ranc%e*ent res-ectant la t - l gie du Bus USB ................... 1# Figure 6 : r t c le USB .................................................................................... 1'Figure 7 : ransacti n USB ................................................................................. 1)Figure 8 : ransacti n USB ................................................................................. 1)Figure 9 : Structure des -a&uets USB .................................................................. 1)Figure 10 : F r*at du -a&uet ;en .................................................................... 2Figure 11 : F r*at du -a&uet !ata...................................................................... 2Figure 12 : F r*at du -a&uet :ands%a;e ............................................................. 21Figure 13 : F r*at du -a&uet SOF ...................................................................... 21Figure 14 : F r*at réel d’un /! ......................................................................... 22

Figure 15 : ,% i L u Full USB (ésistance de ull U- ...................................... 25 Figure 16 : e*-s de -r -agati n d’une tra*e USB............................................... 25 Figure 17 : , ur$e de déc nne i n des c *- sants L G Full USB ........................ 26Figure 18 : , ur$e de c nne i n des c *- sants L USB .................................... 2# Figure 19 : , ur$e de c nne i n des c *- sants Full USB ..................................... 2# Figure 20 : rinci-e du , dage N(>/ ................................................................... 2# Figure 21 : Ali*entati n des di""érents :UBs ........................................................ 3Figure 22 : !iagra**e %iérarc%i&ue des descri-teurs ............................................ 34Figure 23 : USB !escri-t r Henerat r .................................................................. 4Figure 24 : LIar$ rescence USB avec l’USB@ie .................................................... 46Figure 25 : indriver créati n du - int /NF ........................................................ 4# Figure 26 : indriver , **unicati n avec les -i-es............................................ 4#

Figure 27 : in( avec lIar$ rescence USB .......................................................... 4'

Table des tableaux

Tableau 1 : !ésignati n des /!s ........................................................................ 22Tableau 2 : (éca-itulati"s des di""érents t7-es de trans"ert ..................................... 32Tableau 3 : /denti"icati n des descri-teurs........................................................... 34Tableau 4 : a$leau réca-itulati" des di""érents c%a*-s des !evice !escri-t r ........... 36Tableau 5 : a$leau réca-itulati" des di""érents c%a*-s des , n"igurati n !escri-t rs 3# Tableau 6 : a$leau réca-itulati" des di""érents c%a*-s des /nter"aces !escri-t r ...... 3'Tableau 7 : a$leau réca-itulati" des di""érents c%a*-s des 0nd- int !escri-t r ........ 3)Tableau 8: a$leau réca-itulati" des di""érents c%a*-s des :/! !escri-t rs .............. 3)Tableau 9 : ,%a*-s des "ic%iers /NF .................................................................... 43

Table des annexes

Annexe 1 : Bi$li gra-%ie .................................................................................... 5 Annexe 2 : Fic%ier /NF t7-e ................................................................................ 51



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a n!rme "#$

!. énéralité sur l’USB

$. -ri)ine de l’USB

@out au +%utA avant la stan ar isation il 5 avait es pro%l mes ave la ompati%ilit+ el,USBA ar haque &a%ri ant e arte m re inventait son propre proto oleA il n,5 avait pasen ore e norme. C,est pourquoi on +tait tr s septique sur e nouveau proto ole " ses

+%ut. La +nomination USB qui est D Universal Serial Bus E a +riv+e vers le nomD Useless Serial Bus E.

Le %us USB est on r+ellement n+ e l,allian e en 1998 e sept partenaires in ustrielsCompaqA ;'CA )BMA )ntelA Mi roso&tA 'C et orthern @ele omG. C,est eu< qui ontommen + " r+er la norme USB. Le %us USB a +t+ on u " l,ori4ine pour &a ilit+ les

trans&erts e onn+es en parti ulier +&inir une onne tique D universelle E et D :lu4 I :la5 EA utilisa%le aussi %ien pour une souris que pour un mo em ou un moniteur. Con u+4alement pour r+pon re au %esoin ,int+4ration entre le mon e u :C et elui ut+l+phone et en&in pour r+pon re au %esoin ,e


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/. 0vanta)es de l’USB

Les avanta4es e lJus% sont nom%reu< $ &ai%le oOt e lJinter&a eA alimentation possi%lees ispositi&s via le %leA in +pen an e vis " vis es ma hines hPtesA Hot :lu4 I :la5

Jest " ire %ran hement et +%ran hement sans avoir %esoin JarrQter le :CGA #usquJ"

12 p+riph+riques possi%lesA &ia%ilit+ et s+ urit+ +te tion et orre tion JerreursGAplusieurs vitesses possi%les et 8 t5pes e trans&erts.

1. 2acilité d’utilisation

Le prin ipal %ut u %us USB est la &a ilit+ ,utilisation qui se tra uit suivant e multiplesrit res que voi i $

@out ,a%or on peut ire que le proto ole USB est une norme tr s souple R une inter&a eunique su&&it pour omman er plusieurs t5pes e p+riph+riquesA il su&&it #uste e poss+ er

le %on river.

'nsuiteA un point &ort e l,USB est sa on&i4uration automatiqueA on l,appelle aussi leD plu4 I pla5 E. Cela si4ni&ie que si l,utilisateur onne te un p+riph+rique USBA in oNs

+te te automatiquement e p+riph+rique et har4e le river appropri+ s,il est isponi%leans les &i hiers e in oNs. Si e nJest pas le asA in oNs eman e ,installer leisque C;TomG ontenant e river a&in qu,il le opie ans son r+pertoire e rivers4+n+ralement $/Nin oNs/s5stem62/ riversG et e i se &ait une seule &ois.

Lors u pro hain %ran hementA le p+riph+rique USB re har4e automatiquement sonriverA ette +tape est alors transparente pour l,utilisateur. )l &aut noter aussi qu,il n,est

pas n+ essaireA ave le proto ole USBA e lan er un &i hier ,installation ou ere +marrer re%ooterG le :C avant ,utiliser le p+riph+rique.

)l n,5 a pas non plus ans le proto ole USB " &aire le hoi< e l,a resse u port ommepar e


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Un autre avanta4e u %us USB est la onne tique. 'n e&&et les %les poss ent eu<e


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b. 4ébits réels

:our u LoN Spee le +%it r+el est e 00o t/s en mo e )nterrupt. 'n e&&et la normepermet 1 interruption toutes les 10msA ans le meilleur es as r+4la%le e 10 "2 msG on 100 interruptions/s et omme la taille u paquet est e o tets pour ettevitesseA le +%it est e 00o tets/s

:our u Full Spee A en mo e )nterrupt la norme permet une interruption au mieu< toutesles 1ms r+4la%le e 10 " 2 msG ,est " ire 1000 interruptions/sA la trame pouvants,+ten re " 78 o tets on o%tient un +%it e 78Ko/s. 'n mo e BulW on arrive " un +%itr+el ,environ 1Mo/s. La %an e passante est ivis+e ans e as s,il 5 a plusieursp+riph+rique qui travail simultan+ment.

't pour le Hi4h Spee le tau< e trans&ert r+el th+orique est e 6M%it/s

ous pouve voir qu,i iA ave les +%its r+elsA on s,+loi4ne &ortement es +%its annon +sau< 4ran pu%li . )l &aut %ien +tu ier $ hoisir le mo e et la vitesse LoN ! Full ! Hi4hSpee G en &on tion e l,appli ation pour ne pas avoir e surprises. @out les avanta4es etqualit+s e la norme +non +s plus haut sont orre tes mais il &aut les pla er ans les%ons onte


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#. 5aison des trois vitesses de l’USB

Le LoN Spee " +t+ intro uit pour eu< raisons essentiellesA la premi re est que lesp+riph+riques USB ne sont pas herA ,est " ire que tous le mon e peut se le permettre.La eu


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#. Composition du c6ble USB

Chaque onne teur ispose e eu< &ils ,alimentation et * ;G et eu< &ils estin+sau trans&ert e onn+es ;X et ;-G.

Une onneA %ran h+ au host :CG.

L,e


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't voi i l,aspe t es onne teurs en trois imensions $

Figure 3 : As-ect des c nnecteurs USB de t7-e A et B

!3. *a orme USB

$. !ntroduction

Ze vais +4rossir ans ette partieA la norme USB pour ne pas + oura4er ertains.Comme vous le verre A la norme USB 1.1 est un o ument en an4lais e plus e 620pa4es. e parlons pas e la norme 2.0 qui &ait plus e 7 0 pa4es. ous verre ave unpeu e re ule qu,il n,est pas o%li4+ e tout lire pour +%uter ave l,USBA quelques

hapitres su&&isent amplement pour un %on +%ut.

#. 7xplication des différents chapitres de la norme USB

oi i un aper u en &ran ais u ontenu es i&&+rents hapitres e la norme USB 1.1.

Chapitre $ & !ntroduction

C,est un hapitre sans 4ran int+rQtA il e


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Ce hapitre est importantA il onne une vue ,ensem%le ,un s5st me USB ,un point uvue topolo4ieA +%it e onn+esA t5pe e &lu< e


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:ar la suiteA #e vais pas &or ement traiter les hapitres ans le mQme or re que la normeUSBA #,e


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1. Caractéristique d’un -S )érant l’USB

)l &aut respe ter trois on itions pour pr+ten re Qtre un operatin4 s5stem apa%le e4+rer l,USB.;,une part il &aut qu,il puisse 4+rer le %ran hement et le +%ran hement e p+riph+rique.;,autre part il &aut qu,il puisse ommuniquer ave tous les nouveau< p+riph+riques quiviennent ,Qtre %ran h+s pour trouver le mo5en le plus a +quat pour pouvoir trans&+rer

es onn+es.'t &inalementA il oit pouvoir pro uire un m+ anisme permettant au< rivers e

ommuniquer ave le Host et le p+riph+rique USBA que l,on appelle 4+n+ralementlJ+num+ration.

> un niveau plus +lev+A on peut aussi ire qu,un 3S 4+rant l,USB oit ontenir es riverspour i&&+rents p+riph+riquesA qui &ont le lien entre l,operatin4 s5stem et le omposantUSB. Si l,operatin4 s5stem ne poss e pas le river par +&aut u p+riph+rique "installerA ,est le &a%ri ant u p+riph+rique qui oit le &ournir. ous verrons par la suitequ,il est +4alement possi%le e &aire D soi mQme E un river via un outil e Mi roso&t.

;;K $ ;evi e ;evelopment KitG.

Les rivers e omposants USB utilisent le nouveau in62 ;river Mo el ;MG qui estune ar hite ture e rivers &on tionnant sous les i&&+rentes versions e in oNs " partir

e in oNs 9 . Le %ut e l,utilisation e e ;M est e &ournirA " l,avenirA un riverunique. > tuellement il e


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:. USB et !777 $/=1

L,USB hi4h spee " 8 0 M%it/s est en on urren e ave l,)'''-1698 FireNireG. > pr+sentil 5 a aussi l,)'''-1198% qui monte " une vitesse e 6.2*%it/s.'n e moment les nouveau< p+riph+riques ont le hoi< entre l,USB et le FireNireA r+ation

,>pple.L,avanta4e e l,)'''-1698 est qu,il est plus rapi e est plus &le


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3!!. *e Bus USB

$.


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't voi i en ima4e un e


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?-S8 SAstem USB 4evice

0pplication

USB Client4rivers

2unction

USB 4river

USB ?ost

Controllerdriver

USB *o)ical4evice

USB ?ostControlleur

USB Bus!nterface

2lux phAsique

2lux lo)ique

Figure 6 : r t c le USB

1. 8Ape de paquet USB

Contrairement " la liaison s+rie TS262 et es inter&a es s+ries similaires o_ le &ormat esonn+es envo5+es nJest pas +&iniA l,USB lui est ompos+ e plusieurs ou hes e

proto oles %ien +&inis. La plupart es ir uits int+4r+s USB sJo uperont e la ou hein&+rieureA la ren ant ainsi presque invisi%le au re4ar u on epteur &inal. Mais il esttout e mQme int+ressant ,en onna tre les 4ran es li4nes.

L,USB a quatre t5pes i&&+rents e paquet $

- @oWen 'n-tQteG- S3F Start o& &rameG- ;ata 3ptionnel G- > WnoNle 4e Han shaWeG



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Figure 7 : ransacti n USB

Les paquets (etons in iquent le t5pe e la transa tion qui va suivre et a pour %ut etransporter l,a resse USB et le sens u trans&ert. Les paquets de données ontiennentles onn+es utiles. Les paquets D?andshaEeD sont utilis+s pour vali er les onn+es ourapporter les erreurs. 't les paquets début de trame FS-2G in iquent le

ommen ement June nouvelle trame.

L,entit+ e trans&ert USB est appel+e transacti n A elle est 4+n+ralement onstitu+e epaquets #u W :a Wet S3F

Figure 8 : ransacti n USB

Le premier %it transmit est le %it LSB.Les i&&+rents paquets ont une stru ture %ien +&inie que voi i$


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:); >;;T ' ;: CTC

%its 0-1026 %5tes 17 %its

:); ;>@> CTC17

;>@>0;>@>1

Les paquets ;en oivent se on&ormer au &ormat suivantA

%its %its 8 %its 6 %its

)3U@S'@U:

Figure 10 : F r*at du -a&uet ;en

b. *es paquets 4ata

)l 5 a 2 sortes e paquets e onn+es pour la norme 1.1 ;ata0 et ;ata1GLe mo e Hi4h Spee +&init 2 autres :);s e onn+esA ;>@>2 et M;>@>.

o La taille ma


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o 0J - )n ique que lJappareil ne peut temporairement ni envo5er oure evoir es onn+es. >ussi utilis+ pen ant les transa tions Jinterruptionspour avertir lJhPte quJil nJa pas e onn+es " envo5er.

o S80** Bloqu+G - LJappareil se retrouve ans un +tat qui va eCK>CK

S@>LL

Figure 12 : F r*at du -a&uet :ands%a;e

d. *es paquets S-2

Le paquet S3F ompos+ June trame e 11 %its est envo5+ par lJhPte toutes les 1ms `00ns sur un %us Full Spee vitesse ou %ien toutes les 12 Vs ` 0A072 Vs sur un %us

Hi4h Spee .

Les paquets SOF ont le &ormat suivant $

%its 11 %its %its

:); Frame um%er CTC

S3F

Figure 13 : F r*at du -a&uet SOF

Le stan ar USB assure une 4ran e &ia%ilit+ es trans&erts par la +te tion enom%reuses erreurs au niveau har Nare. $

• 'rreur e paquetso :aquet );o Bit Stu&& o CTCo ;ata @o44le

• @ime-out a%sen e e r+ponse G• Ba%lin4, • L3> Loss o& > tivit5G

@oute +te tion ,une erreur e paquet est tra uit par la non r+ponse u p+riph+riqueA,est " ire un @ime 3ut.


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e. 7xplication des différents champs des paquets d’unetrame USB

o SAnc

@ous les paquets oivent ommen er ave un hamp S5n . Le hamp S5n &ait e %itse lon4 pour la %asse et pleine vitesse ou 62 %its pour la haute vitesse est utilis+ pour

s5n hroniser lJhorlo4e u r+ epteur ave elle e lJ+metteur / r+ epteur. Les 2 erniers%its in iquent lJen roit ou le hamp :); ommen e.

o

:); si4ni&ie :aquet );. Ce hamp est utilis+ pour i enti&ier le t5pe e paquet qui estenvo5+. Le ta%leau suivant montre les valeurs possi%les.

roupe 3aleur

1001 ) @oWen0101 S3F @oWen1101 S'@U: @oWen

4ata 0011 ;>@>01011 ;>@>10111 ;>@>21111 M;>@>

?andshaEe 0010 >CK Han shaWe

1010 >K Han shaWe1110 S@>LL Han shaWe0110 ='@ o response =etG

Special 0000 :T'am%ule1100 'TT1000 Split0100 :in4

Tableau 1 : !ésignati n des /!s

)l 5 a 8 %its pour le :);A toute&ois pour sJassurer quJil a +t+ re u orre tementA les 8 %itssont ompl+ment+s et r+p+t+s &aisant un :); e %its au total. Le &ormat r+sultant &i4ure

i- essous $

:);0 :);1 :);2 :);6 n:);1 n:);1 n:);2 n:);6

Figure 14 : F r*at réel d’un /!

oi i i essous les eCKnoNle 4e R ali ation

0J Y o > KnoNle 4e R :as e vali ationS80** Y Bloqu+


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Split Y :arta4er


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3!!!. otions importantes pour commencer avec l’USB

$. *e branchement à chaud ou le H?ot


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Figure 15 : ,% i L u Full USB (ésistance de ull U-

/. 4élai de propa)ation

La lon4ueur ma


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1. 8emps de connexion et de déconnexion

a. !ntroduction

@out ,a%or une petite remarqueA les onne teurs USB e t5pe > ou BGA ont les eu<pattes ,alimentation un peu plus lon4ues que les pattes e onn+es. Ce i est volontaireA

,une part pour que le p+riph+rique USB soit aliment+ avant que transitent les onn+es.)l est normal qu,avant e transmettre es onn+esA que le p+riph+rique soit re onnu etque les %ons rivers ont +t+ har4+s. L,USB permet e &aire ette +tapeautomatiquement. ;,autre part ette i&&+ren e e lon4ueur entre les pattes

,alimentations et e onn+es est aussi pour prot+4er les omposants USBA ar unomposant oit ,a%or Qtre aliment+ avant e re evoir es onn+es

b.


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Figure 18 : , ur$e de c nne i n des c *- sants L USB

Figure 19 : , ur$e de c nne i n des c *- sants Full USB

+. Coda)e 5K!

:our transmettre les onn+esA l,USB utilise le o a4e Td) on Tetour " d+ro )nvers+G.3n ne va pas s +ten re lon4uement l" essusA #e pense que ela n,est pas in ispensa%lepour ompren re le &on tionnement e l,USB.

Le prin ipe e e o a4e est simpleA Un D1E lo4ique est repr+sent+ par un nonhan4ement ,+tat en Td) et un D0E lo4ique est repr+sent+ par un han4ement ,+tat.

Le o a4e va en ore plus loin et utilise le Bit Stu&&in4 R ,est le &ait e mettre un D0Eapr s 7 D1E lo4ique ons+ uti& pour &or er une transition ans le o e Td) pour +viterles pertes e onn+esG.

Ci essous un e


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9. Consommation

>u une &on tion ;evi e ou HUBG ne peut onsommer plus e 100m> sur le %us avant,Qtre +num+r+e. >pres +num+ration un ;evi e peut onsommer #usqu,a 00m> pour unevi e D Hi4h poNer evi e E ou rester " 100m> pour un LoN :oNer ;evi e.

Chaque Hu% oit pouvoir &ournir 100m> par port en aval pour pouvoir aliment+ ,autresp+riph+riques. Un HUB D sel& poNere E ,est " ire un HUB qui est aliment+ parl,e par port aval. otons +4alement qu,un HUB sel& poNere oit poss+ er un limiteur e ourant sur ses ports aval > maA puis 00m>G. :ar ailleursA un %us poNere

HUB ne peut supporter que es LoN :oNer ;evi es. Un Hi4h poNer ;evi e ne peut Qtreonne t+ qu,a un Sel&-poNere HUB.

otons +4alement qu,on ne peut pas as a er ire tement 2 Bus poNere HUBs.

:. 0limentation USB

a. 0limentation de périphérique USB

:our simpli&ier l,e. C,est " ire qu,il e et ,autres 00m>. *+n+ralement les omposants LoN USBonsomment une unit+ ,+ner4ie et les omposants Hi4h USB onsomment #usquJ" inq

unit+s. :ar +&aut tous les omposants onsomment une unit+ et ,est par so&t qu,on luieman e e onsommer plus si l,appli ation le n+ essiteA ans le as ,un omposant

Hi4h USB %ien sur. @outes es in&ormations sont ontenues ans les es ripteursA leomposant ne pourra #amais onsommer plus que e qui est pres rit ans sones ripteur. 3n peut on en + uire e ela qu,un p+riph+rique Hi4h poNer oit

poss+ er un ispositi& ,alimentation s+quentiel 100m>A puis 00m>G.

>u une &on tion ;evi e ou hu%G ne peut onsommer plus e 100m> sur le %us avant,Qtre +num+r+e. >pres +num+ration un ;evi e peut onsommer #usqu,a 00m> pour unevi e D Hi4h poNer evi e E ou rester " 100m> pour un LoN :oNer ;evi e.

L,USB est on asse &le


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c. 4ifférents tApes d’alimentation du BUS USB

• *o@ po@er bus po@ered functions

Les p+riph+riques utilis+s par un %us LoN-:oNer puisent toutes leurs puissan es e BUS

et ne peuvent onsommer qu,une unit+ ,+ner4ie. Les p+riph+riques LoN poNer aliment+spar un LoN :oNer Bus sont aussi on us pour travailler ave une tension e BUSs + helonnant entre 8.8 et .2 . Mais une tension e 8.8 su&&it pour l,+num+ration.Beau oup ,appareils &on tionnant " 6.6 oivent Qtre muni ,un r+4ulateur.

• ?i)h po@er bus po@ered functions

Les p+riph+riques aliment+s par un %us Hi4h-:oNer puisent toutes leurs puissan es eBUS et ne peuvent puiser qu,une unit+ ,+ner4ie avant ,Qtre on&i4ur+. >pres laon&i4urationA ils peuvent onsommer #usquJ" 00m>. La seule on ition est que e soit+&init ans les es ripteurs. Les p+riph+riques LoN et Hi4h :oNer aliment+s par un Hi4h

:oNer Bus oivent eu< aussi Qtre +te t+s ave une tension s,+ helonnant entre 8. et.2 .

• Self po@ered functions

Ce t5pe e p+riph+rique " une alimentation mi maA puis 00m>G.

:ar ailleurs un %us poNere Hu% ne peut supporter que es LoN :oNer ;evi es. Un Hi4hpoNer ;evi e ne peut Qtre onne t+ qu,a un Sel&-poNere Hu%.

3n ne peut as a er ire tement 2 Bus poNere Hu%s.


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00V> ont 200 r+serv+s " la seule r+sistan e e tira4e sur ;G.Le ourant e veille est proportionnel " l,unit+ e har4eA pour un appareil onsommantune unit+A le ourant e veille est e 00V>A essentiellement O au< r+sistan es e :ullUp sur le %us.

$%. 4ifférents tApes de transfert

a. 8ransfert en mode ContrLle

Ce mo e e trans&ert est ompati%le ave le LoN et Full Spee USB. )l est utilis+ pour lesop+rations ,initialisations et e on&i4urations. )l est +ventuellement utilisa%le pour lestrans&erts stan ar . Le mo e ontrPle est aussi utilis+ pour tenter ,o%tenir un +%it LoNSpee a epta%leA ou pour utiliser le river e lasse H); stan ar .

b. 8ransfert en mode !nterrupt

Ce mo e e trans&ert est +4alement ompati%le ave le LoN et Full Spee USB. )l estestin+ " es + han4es limit+s et p+rio iquesA il 4arantit la &r+quen e e s rutation ainsi

que la reprise sur les erreurs. )l est utilis+ pour es trans&erts " l,initiative up+riph+rique as5n hronesG et pour es trans&erts p+rio iques ou permanents omme les

laviers.

c. 8ransfert en mode !sochrone

Ce mo e e trans&ert est uniquement ompati%le ave le Full USB. La %an e passanteest 4arantie +%utA laten eGA par ontre ans e mo e il n,5 a pas e reprise sur erreur.)l est utilis+ pour es trans&erts n+ essitant un &lu< r+4ulier e onn+es omme pare


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oi i un ta%leau r+ apitulati& es ara t+ristiques es 8 t5pes e trans&ert $

Control8ransfertautorisé auxpériphériqueslo@ speed

!sochronous8ransfertinterdit auxpériphériqueslo@ speed

!nterrupt8ransfertautorisé auxpériphériqueslo@ speed

BulE8ransfertinterdit auxpériphériqueslo@ speed

>ode Messa4e&ormat pr+ +&iniG

Stream&ormat non

pr+ +&iniG

Stream&ormat non

pr+ +&iniG

Uni ire tionnelle&ormat non

pr+ +&iniG4irection Bi ire tionnelle Uni ire tionnelle Uni ire tionnelle Uni ire tionnelleContraintesur la taillemaximale dubloc dedonnées

Full spee $ A 17A62A 78 o tets partrameLoN spee $ o tets par trame

1026 o tets &ullspee par trame

Full spee $78o tets par trameLoN spee $ o tets pas trame

Full spee $ A 17A62A 78 o tets partrame

0ccusé deréception,reprise surerreur

3ui on 3ui 3ui

Banderéservée

10c e la trameD %est e&&ort E

90c e la trameD 4arantee E

onD 4oo e&&ort E

Tableau 2 : (éca-itulati"s des di""érents t7-es de trans"ert

$$. *’énumération

a. 4éfinition de l’énumérationLe terme D+num+rationE +si4ne un pro essus USB par lequel le s5st me i enti&ie et

on&i4ure le p+riph+rique en lui onnant une a resse unique. C,est une 4estion5namique e la onneinsi le HUB ra ine si4nal que sur ses ports > et B il a es p+riph+riques non initialis+s.

LJhPte initialise alors une liaison o up+e et la pla e ans sa liste e s rutationA puispasse la liaison suivante. :uis ,est au tour u eu


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passera au HUB suivant s,il il en a unA et . ZusquJ" e que tous les p+riph+riquesonne t+s aient +t+ initialis+s.

$#. *es descripteurs

a. 4éfinition d’un descripteur

3n peut +&inir les es ripteurs omme +tant es %lo s ,in&ormations pr+ &ormat+s. @ousomposants USB oit o%li4atoirement poss+ er les es ripteurs stan ar s. @ous les

trans&erts ,in&ormations urant ette phase ,+num+ration se &ont suivant le t5peControl. )l va e soi que tout omposant USB oit pouvoir Qtre apa%le e supporter et5pe e trans&ert. ous verrons par la suite que e n,est pas le as pour tous les autrest5pes e trans&ert que nous +&inirons.

b. 5Lle des descripteurs

)l e


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- Les string descri-t r si l,on veut sto Wer u te


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d. 4ifférentes caté)ories des descripteurs


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e


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inutilis+.

Bm>ttri%utes 1

:r+ ise si le %us omment est aliment+ lep+riph+rique. Sel& :oNer ou Bus. :r+ ise+4alement si le p+riph+rique supporte le remoteNaWeup.

Ma /2G

Tableau 5 : a$leau réca-itulati" des di""érents c%a*-s des , n"igurati n !escri-t rs

8roisième caté)orie & !nterface descriptor

Une inter&a e peut Qtre onsi +r+e omme un ensem%le , D'n point E. Ce mot n,a pase tra u tion tr s r+aliste mis " part D point &inal E. Un 'n point est en quelque sorte

l,e


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+&init par la sp+ i&i ation USB. Une valeur FFhsi4ni&ie que ,est une lasse sp+ i&ique " unven eur %ien pr+ is.

Binter&a e:roto ol $ Ce hamps rensei4ne sur le proto ole hoisi par lalasse ou la sous lasse.

)nter&a e $ C,est un in e< qui pointe sur un Strin4 qui + ritette inter&a e.

Tableau 6 : a$leau réca-itulati" des di""érents c%a*-s des /nter"aces !escri-t r

Nuatrième caté)orie & 7ndpoint descriptor

Un es ripteur ,'n point in ique la ire tion u trans&ert ) ou 3U@GA ses t5pes etrans&ert )S3CHT3 3USA BULKA ) @'TTU:@)3 ou C3 @T3LGA ainsi que ,autresin&ormations qui sont re4roup+ ans le ta%leau suivant.

'n &aitA l,or inateur D le host E ommunique uniquement ave es 'n points. @ous lestrans&erts e paquet e onn+es transitant sur le %us proviennent ,un 'n point ou sontenvo5+s " un 'n point. *+n+ralement les 'n points orrespon ent au< 'ntr+es-Sortiesou au re4istre u ispositi& USB.

Le nom%re ma


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ire tion.

6 Bm>ttri%utes 1Tensei4ne sur le t5pe e transport utilis+s.00 Y ContrPle 01 Y )so hrone10 Y BulW 11 Y )nterrupt

8 Ma


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e. *o)iciels de

4r e " es eu< valeurs que le :C peut re onna tre l,i entit+ u omposant. Comme itpr+ + emment la r+4lementation es ); est tr s stri teA her et est +livr+ par le &orumUSB-)F a essi%le epuis le site http$ / / NN N .us%.or 4. Chaque &a%ri ant poss e un );et ,est 4r e " ette valeur o +e sur 17 %its que l,on peut retrouver le &a%ri ants u

omposant. Chaque &a%ri ant a5ant plusieurs pro uits " leurs a ti&sA ils les i&&+ren ientave le :); o + +4alement sur 17%its. LJallo ation es :);A ontrairement au< );A est&aite par le onstru teur u ispositi&. )l nJ5 a au une ontrainte a ministrative e la part

u &orum USB-)F.

http://www.usb.org/http://www.usb.org/


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#. ormalisation des

O. *es fichiers d’extension ! 2

$. 4éfinition

L,a%r+viation ) F provient u mot D )n&ormation E et omme son nom l,in iqueArensei4ne sur les in&ormations e on&i4uration e p+riph+rique utile pour le :lu4 I :la5.Les points ) F ne sont pas seulement utilis+s pour les omposants USBA les p+riph+riques:C) l,utilisent +4alement. Un &i hiers ) F est un &i hier te


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• Les varia%les sont +&inies ans la se tion gStrin4s . :our utiliser le ara t re cans une ha neA il &aut utiliser la s5nta


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Lo4 Con&i4 Cette se tion permet e +&inir les param tres u p+riph+rique )T?A;M>A...G " installer.

Manu&a turer Cette se tion permet Ji enti&ier le onstru teur u p+riph+rique "installer.

Tename Files Ce t5pe e se tion permet e renommer une s+le tion e &i hiers.

Servi e )nstall Cette se tion installe les servi es sp+ i&i+es ans la se tion Servi e.Servi es Ce t5pe e se tion permet Ja#outer ou e supprimer un servi e au

s5st me.Strin4s Cette se tion permet Jinitialiser les varia%les utilis+es ans les autres

se tions.Up ate ) ) Fiel s Ce t5pe e se tion permet e mo i&ier une partie June entr+e ans une

se tion Jun &i hier ) ).Up ate ) ) File Ce t5pe e se tion permet e mo i&ier une entr+e ompl te ans une

se tion Jun &i hier ) ).ersion Cette se tion est lJentQte 3BL)*>@3)T' ans tous les &i hiers ) F.

Tableau 9 : ,%a*-s des "ic%iers /NF

:our all+4er ette +tu eA #,ai mis en anne


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Une &ois que le &i hier ) F " +t+ trouv+A il e haque &oisque vous installer he vous votre imprimante ou s anner ou autre p+riph+riquesA il vous&aut la premi re &ois un C; ,installation. Comme les .) F il e.

;ans la natureA un &i hier S=S est un &i her ompil+ et il est impossi%le e le mo i&ierpour l,a apter " un autre t5pe e p+riph+rique. ;on si vous voule +%uter ans le

+veloppement e p+riph+rique USBA assure vous que vous ispose ,un tel &i hier.Sans elui- iA le omposant ne sera pas install+ et ne pourra pas ommuniquer ave le:C. Bien surA ans la plupart es asA si le p+riph+rique " installer est stan ar A un pointS=S par +&aut ans C$/ in oNs/S=S@'M62/;rivers,, r+sout %ien les pro%l mes. )l sepeut par ontre qu,il ne sera pas optimum mais vous onnera une per&orman e su&&isantepour une premi re tentative.

http://www.jungo.com/http://www.jungo.com/http://www.jungo.com/


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Figure 24 : LIar$ rescence USB avec l’USB@ie

O!!!.Jit de développement de driver

$. 7numération des différents tApes existant

)l e


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#. 0per"u des assistants de création de drivers

oi i i- essous un aper u es eu< lo4i iels les plus &a iles " utiliser.

Figure 25 : indriver créati n du - int /NF

Figure 26 : indriver , **unicati n avec les -i-es


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Figure 27 : in( avec lIar$ rescence USB


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O!3. Nuelques conseils pour installer un périphériqueUSB

$. !nstallation d’un nouveau périphérique

L,installation ,un nouveau p+riph+rique se &aitA ave les nouveau< 3SA e mani retotalement automatique. :uisque les nouveau< 3S ontiennent les onn+es esp+riph+riques a tuels u mar h+. L,installation est on transparente. :ar ontre s,ils,a4it ,un 3S plus an ien omme in oNs9 par e tualiserA l,3S va re-s anner " nouveautout le %us USB et r+sou ra vos pro%l mes.


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Annexe 1 : Bi$li gra-%ie

oi i les trois livres qui m,on servit " appren re et " ompren re le &on tionnement u%us USB

Comme support papier il 5 avait %ien enten u +4alement la norme USB en elle-mQme.

:uis quelques sites )nternet qui +voquaient aussi l,e


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Annexe 2 : Fic%ier /NF t7-e

R ;o umentation sur les &i hiers ) Fs

R [[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[R [[[[[ ;+ laration Jun &i hier in&. [[[[[R [[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[gversion

si4natureY ^\CH)C>*3\^ R Ce i est on un &i hier ) FjR La l+ si4nature in ique pour quel 4enre ,3S est estin+ le .) FR :our les p+riph+riques qui utilise les rivers ;MA ette l+ peut Qtre \ in oNs9 \AR \ in oNs @\ ou \Chi a4o\. Chi a4o est en &ait un nom D stan ar E qui " +t+R intro uit pen ant le +veloppement e in oNs 9 et " +t+ repris par la suite ave lesR autres version e in oNs.

R Les li4nes ommen ant par un point-vir4ule sont es ommentaires.R Les li4nes vi es sont i4nor+es.R Le &i hier ) F ne peut pas +passer 78 K3R Un seul &i hier ) F est eppel es se tions e opie e &i hiers;elFiles Y ;emo.;elete R >ppel e la se tion e&&a er es &i hiersTenFiles Y ;emo.Tename R >ppel e la se tion renommer es &i hiersCop5Files Y (Fi hi er.t


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R [[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[R [[[ @ravailler ave les &i hiers ) ) [[[R [[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[gup ate-ini.Se tion

R Fi hier ) )A Se tionA gan ienne entr+e A gnouvelle entr+e A g&la4sc11c in.iniA Se tion1AA aleur1Y2 R >#outer une entr+ec11c in.iniA Se tion2A aleur6Y[A R '&&a er une entr+ec11c in.iniA Se tion8A aleurY1A cvaleurc R Templa er une entr+e

R [[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[R [[[ Utilisation e varia%les [[[R [[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[

R Certaines varia%les peuvent Qtre +&inies ans la se tion gStrin4s A et Qtre utilis+es ave leur nomentre c.R Le %ut sera soit e ren re plus lisi%leA soit e &a iliter une relo alisation.gStrin4s

om8 Y ^@e


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R [[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[R [[[ Comment lan er un e&&i her un titre 4+n+ral [[[R [[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[R lJastu e onsiste " utiliser Tun3n e SetupA qui va a&&i her un te


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Documents

L USB Et Sa Norme v1