USB OTG, broche ID et cable

USB OTG, broche ID et cable

Dans le principe du protocole USB OTG (On The Go), la cinquième broche ID détermine si l'appareil est hôte ou périphérique. Si ID est reliée à la masse, le périphérique se transforme en hôte, comme nous allons le voir en schéma et explications.

 

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Câble USB standard : hôte ou périphérique

 

Le type A (ou mini A)

 

Le type A (ou mini A) se branche sur un appareil hôte (host en Anglais). L'hôte fournit l'alimentation 5V (4.75V à 5.25V) nommée VBUS, prononcez "vébusse". L'hôte contrôle le comportement et les actions du port USB du périphérique. Exemple d'USB type A : PC fixe, PC portable.

 

Définition du mot "hôte" : attention !

 

En français, "hôte" a deux sens :

 

Sens 1 (host en anglais) : personne qui offre l'hospitalité, qui invite, qui héberge. Ordinateur central.
Sens 2 (guest en anglais) : personne qui est invitée chez quelqu'un.

 

C'est bien sûr du sens 1 qu'on parle dans l'USB et l'USB OTG ! Le sens 2 correspond au "périphérique".

 


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Citation avec le mot "hôte" :

 

"Comme il pleut ce soir !
N'est-ce pas, mon hôte ?
Là-bas, à la côte,
Le ciel est bien noir,
La mer est bien haute !"

 

Victor HUGO, Une nuit qu'on entendait la mer sans la voir

 

Le type B (ou mini B)

 

Le type B (ou mini B) se branche sur un périphérique (device en Anglais). Un périphérique est contrôlé par l'hôte et répond à ses demandes. Le périphérique USB est alimenté par l'hôte. Exemple d'USB type B : clé USB, imprimante.

 

Les câbles USB existants sont donc :

- A vers B (exemple : brancher un PC à une imprimante)
- A vers mini B (exemple : brancher un PC à un appareil photo)

 

L'USB OTG ajoute un nouveau câble :

- mini A vers mini B
- mini A vers B
- micro A vers micro B

 

Connexion de la broche ID dans l'USB OTG

 

Comment un appareil compatible micro A et micro B (embase "micro AB") peut savoir quel rôle jouer ? L'USB OTG propose un 5ème contact, appelé "ID". Etant donné que la broche ID n'est pas présente sur l'USB standard, il semble logique de ne pas la relier pour donner le rôle de périphérique. On retiendra :

 

ID relié à la masse : appareil = hôte
ID non relié : appareil = périphérique

 

Dans ce dernier cas, ID ne doit être connecté à rien du tout (pas de résistance de pull up ou autre).

 

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Hôte : ID à la masse. Périphérique : ID non relié

 

C'est le sens du câble qui détermine les rôles dans l'USB OTG. Grâce au protocole de négociation (Host Negotiation Protocol abrégé HNP), l'hôte et le périphérique pourront changer de rôle ensuite.

 

Schéma avec USB OTG

 

Ci dessous un extrait du schéma de la carte d'évaluation ST Micro STM3220 EVAL compatible USB OTG HS (High Speed). Ce schéma pdf est en libre accès sur le site de ST Micro.

 

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Broche ID qui sert d'entrée pour l'USB OTG

 

On voit que le régulateur 5V est contrôlé par le ISP7105AET : il est coupé en mode périphérique (c'est l'hôte qui alimente). Il est activé en mode hôte (c'est lui qui alimente le périphérique). Il n'y a donc pas de conflit d'alimentation.

Sur des circuits existants, on peut bricoler un périphérique en reliant la broche ID (broche 4) à la masse (broche 5) en formant une boulette d'étain entre les deux (à faire dans l'entouré jaune).

 

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Transformation d'un périphérique USB OTG en hôte

 

Gestion du branchement à chaud et du 5V par le LTC3576

 

Que se passe-t-il si deux sources alimentent en même temmps le 5V ? Comment est géré le conflit d'alimentation (collision d'alimentation) ? Expliquons ce que fait un circuit intégré dédié : le LTC3576 de Linear Technology.

 

Si il y a plus de 4.3V sur VBUS quand la fonction "On the go" est activée, le LTC3576 ne va pas tenter d'alimenter le bus. Le LTC3576 juge la tension suffisante. Si la fonction "On the go" est activée et qu'ensuite une alimentation externe (port USB d'un PC, adaptateur USB, etc) est connectée à VBUS, il se produit une des 3 possibilités :

 

- si la tension externe est supérieure à 5.1V, le LTC3576 s'arrête. C'est l'alimentation externe qui prend le relais.

- si la tension externe est inférieure à 5.1V et ne peut que donner ("sourcing") du courant, le LTC3576 alimente le 5V (VBUS) et le maintient à 5.1V. L'autre alimentation se laisse mollement tirer vers le haut.

- si la tension externe est inférieure à 5.1V et peut donner ("sourcing") ou prendre ("sinking") du courant, un conflit s'installe. Le LTC3576 va fournir du courant dans cette alimentation via VBUS. Le LTC3576 va essayer d'amener la tension à 5.1V en fournissant un courant jusqu'à 680mA. Si la tension plafonne à moins de 4V, le LTC3576 va entrer en protection : il s'arrête et indique un court-circuit sur le bus.

 

Exemples d'applications de l'USB OTG

 

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Conclusion sur l'USB OTG

 

Nous quittons progressivement un monde où le PC est l'élément central. L'USB OTG est idéal pour des applications portables et simplifie l'échange de données en permettant la communication directe entre deux périphériques quand le PC n'est pas là. L'USB OTG permet à la fois au périphérique d'agir en tant qu'hôte et d'alimenter en 5V. L'intelligence se décentralise.

 

 

 

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  USB OTG, broche ID et cable, publié par nina67 le 11 Juin 2012
Nina67
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