Bus série universel dans l'automobile

Qu'est-ce que l'Unversal Serial Bus (USB) ?

Il n'y a presque plus d'appareils qui peuvent se passer d'une interface USB. Pour le transfert de données et l'alimentation électrique, elle supporte les caméras, les clés de mémoire, les souris, les imprimantes, les lecteurs MP3, les smartphones et bien plus encore. Dès 1996, des fabricants renommés de l'industrie informatique, comme Intel, ont introduit cette norme. Depuis, elle s'est imposée dans le monde entier et a été adaptée aux exigences modernes d'une interface, par exemple en ce qui concerne les taux de transfert. Il existe aujourd'hui les versions 3.0 et 3.1.

Comment fonctionne l'USB ?

Le bus série universel est basé sur une architecture sérielle. Cela signifie que les données sont transférées bit par bit, en série, d'un appareil à l'autre. Cela permet un transfert de données à grande vitesse et avec un faible taux d'erreur. De plus, tu n'as pas besoin d'un câble d'alimentation supplémentaire, car l'interface sert également au transfert d'énergie. Les données sont également envoyées et reçues dans les deux sens (interface I/O).

Depuis 2001, le transfert de données entre deux périphériques, comme une caméra et une imprimante, est possible. Cette technologie s'appelle USB On The Go (OTG) et est indiquée dans l'icône USB par une flèche verte avec l'inscription "On-The-Go". En règle générale, les possibilités fonctionnelles sont limitées avec ce type de transfert de données. Avant l'introduction de cette technologie, l'USB avait une structure maître-esclave. Un PC (maître) contrôle les périphériques connectés à sa prise USB, tels que le clavier, la souris, etc (esclave). Aujourd'hui, grâce aux répartiteurs, il est possible de connecter plusieurs périphériques via une prise USB. Le nombre maximum de périphériques par prise (port) est de 127. La distance maximale entre deux hubs et ports USB ne doit pas dépasser 5 mètres afin de garantir un fonctionnement correct. Il faut savoir que plus les niveaux de hub sont imbriqués, plus le transfert est lent.

Spécifications USB dans les voitures

L'USB existe depuis des décennies et est en constante évolution. Il existe différentes spécifications qui déterminent l'intensité du courant et de la tension ainsi que la vitesse de transfert. Dans les anciens modèles de voitures, l'USB 2.0 est utilisé et sa vitesse de transfert est suffisante pour transférer des données MP3 sur l'ordinateur de bord pour écouter de la musique. Cependant, la tension de charge de 0,5 V est trop faible pour charger les appareils modernes (smartphones, tablettes) qui nécessitent une tension de charge d'au moins 2,4 V. Aujourd'hui, la connexion USB sert aussi souvent à afficher les applications et le contenu des smartphones sur les grands écrans des véhicules (Apple CarPlay, Android Auto, MirrorLink). Comme les vitesses de l'USB 2.0 atteignent ici leurs limites, l'USB 3.0 est utilisé pour de telles applications, ce qui permet une vitesse de transfert plus de 20 fois supérieure à l'USB 2.0. Une autre nouveauté est la connexion USB Type C, qui fait partie de l'équipement standard des smartphones haut de gamme actuels, et qui est utilisée depuis peu par certains constructeurs automobiles. L'avantage de l'USB-Type C dans les automobiles est la disponibilité simultanée de l'USB Power Delivery, qui permet une puissance de charge significativement plus élevée. Là où l'USB 2.0 est encore utilisé, une puissance de charge maximale de 2,5 W peut être obtenue. Avec l'USB Power Delivery, cette puissance est d'environ 100 W. Cela permet de connecter toute une gamme de périphériques USB comme des écrans, des sièges chauffants et d'autres appareils gourmands en énergie.

Quels fabricants proposent des systèmes USB adaptés ?

Microchip est l'un des premiers fabricants à proposer une large gamme de systèmes USB pour le secteur automobile. Ils vont de l'application USB 2.0 à l'USB 3.1 (Superspeed USB).

Le système le plus avancé USB7002 offre des circuits d'alimentation intégrés et un microcontrôleur 32 bits pour un chargement rapide. Avec les systèmes USB UPD301A, UPD350, USB4916 et USB7050, Microchip propose également des solutions pour le chargement avec USB Power Delivery dans les automobiles.

Développer et tester des designs USB dans le secteur automobile

Les fabricants de périphériques doivent garantir la compatibilité avec le contrôleur USB automobile. Cela représente un grand défi pour les ingénieurs de test et de développement en raison de la diversité des contrôleurs USB et des spécifications USB. Un outil de mesure approprié pour une telle exigence est un analyseur de protocole