Fabriquer une rallonge USB intelligement

[invite359f3846]

Bonjour,

J'ai pour projet de construire une rallonge USB. Alors je me suis déjà penché sur la norme USB etc.

Tout d'abord, je souhaiterais dire que tout ce que je souhaite est d'être capable de répéter un flot de bit sur un câble ethernet RJ45. Je n'analyse pas le flux USB! Je le transmets sur un câble, le réceptionne à l'autre bout et le remet en forme.

L'application serait de pouvoir connecter des webcams usb à distance (pour un système domotique). Je sais que l'usb wireless existe (wusb) mais j'aime pas!
Je sais que des webcams wifi existent! Trop chère: 400€/webcam. En plus je ne veux pas que mes informations transitent dans le domaine hertzien!

J'ai mesuré la bande passante consommée par ma webcam, elle est égale à moins de 60MBits/s (52.75MBits/s peak). Il est donc possible de mettre 8 webcams sur un connecteur USB2.0 (pas multiplexé ).

Je n'ai donc pas envie de supporter l'USB 2.0! 480MBits/s c'est trop rapide Je pense! Je souhaiterais "juste" réaliser un circuit électronique capable de transmettre un flot de 60MBits/s.

Si on résume l'idée par un schéma, on aurait:

Webcam:                                                           PC
   Receive webcam:  <----------------------->   : Send     PC
   Send     webcam:  <----------------------->   : Receive PC

4 systèmes donc par connexion.

60MBits/s soit 60*1024*1024 bits/s
ou dit autrement:
1 bit tous les 15.9ns

Une fréquence d'échantillonnage de 31.45728 MHz minimum est demandée. Même si on est pas obligé d'échantillonner le signal. Il suffit de le transmettre sur la ligne et de mettre un Trigger de Schmitt assez rapide à la réception.

J'ai également vu que le flux de bits transmis par le protocole Ethernet est codée en Manchester (qui utilise principalement - pour les réseaux grand publics je ne parle pas ligne terabits).

Quelqu'un est intéressé de développer une solution avec moi?
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[invite897678a3]

Bonjour,

Il me semble qu'à partir de 5 mètres, la dégradation des signaux devient prohibitive.

[invite359f3846]

Je pense que c'est dû à la qualité des câbles USB. Ils sont plus sensibles aux interférences que les câbles RJ45.

En USB 2.0, les données sont transmises sur une paire différentielle (tension 5V). Le câble a une impédance de 90 ohms.

Il est possible d'utiliser l'équation des télégraphistes pour connaître la déformation du signal après une certaine longueur (tout dépend des caractéristiques du signal ).

Un problème majeur qui pourrait survenir est un problème de time out: si le temps de réponse est trop long entre la webcam et le pc, peut-être que le protocole de communication peut être rompu. Je ne suis pas vraiment au courant de ce fait là, il va falloir que je me renseigne.

Toujours avec l'équation des télégraphistes, on peut calculer le temps que met une onde pour se propager sur un câble ayant telles caractéristiques...

Qui sait s'il existe un time out au niveau des connexions USB?

[invite936c567e]

Qui sait s'il existe un time out au niveau des connexions USB?

Oui, ça existe. Voir sections 7.1.18 et 7.1.19 de la norme USB 2.0 .

[A voir en vidéo sur Futura]

[BOB92]

Bonjour

Je pense que votre réalisation va être assez complexe, et en dehors des normes habituelles. C'est dommage pour une utilisation domotique.

Pourquoi ne pas rester totalement compatible d'un réseau 100BT.

Il existe des Hub Ethernet/plusieurs sorties USB (c'est assez rare, utilisé pour connecter des périphériques, tels que imprimante USB, ...).

ou, plus simplement utiliser des WEBCAM TCP-IP 100BT.

Ce sera tellement plus simple à manager et à faire évoluer au sein d'un réseau domotique et/ou VDI.

Pour moi, c'est l'idée qui me viendrait à l'esprit, plutôt que d'aller inventer "le fil à couper le beurre " ...

[invite359f3846]

L'image des webcams IP n'est pas très belle Le MJPEG je n'aime pas trop. En plus ce n'est pas le même tarif que les webcams USB ~ 20€.

Je pourrais mettre des caméras qui sortent du composite et récupérer le tout avec des cartes d'acquisition... Pas très économique non plus.

[invite359f3846]

En ce qui concerne les délais:

Cables and Long-Haul Solutions

1.   Why are there cable length limits, and what are they?

A:   The cable length was limited by a cable delay spec of 26ns to allow for reflections to settle at the transmitter before the next bit was sent. Since USB uses source termination and voltage-mode drivers, this has to be the case, otherwise reflections can pile up and blow the driver. This does not mean the line voltage has fully settled by the end of the bit; with worst-case undertermination. However, there's been enough damping by the end of the bit that the reflection amplitude has been reduced to manageable levels. The low speed cable length was limited to 18ns to keep transmission line effects from impacting low speed signals.

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2.   I want to build a cable longer than 5 meters, why won't this work?

A:   Even if you violated the spec, it literally wouldn't get you very far. Assuming worst-case delay times, a full speed device at the bottom of 5 hubs and cables has a timeout margin of 280ps. Reducing this margin to 0ps would only give you an extra 5cm, which is hardly worth the trouble.

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3.   What about using USB signal repeaters to make a cable longer than 5 meters?

A:   Don't bother. The best solution is self-powered hub with a fixed 10m cable that had a one-port bus powered hub in the middle. The maximum range will still have to deal with the timeout, so any out of spec tweaking of the terminations between the two hubs and the timing budget still won't yield more than 5cm of extra distance. A better solution is described in the following question.

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4.   I really need to put a USB device more than 30 meters away from my PC. What should I do?

A:   Build a USB bridge that acts as a USB device on one side and has a USB host controller at the other end. Use a long-haul signaling protocol like Ethernet or RS-485 in the middle. Using cables or short-haul fiber, you can get ranges upwards of a kilometer, though there's no reason why the long-haul link in the middle of the bridge couldn't be a pair of radio transceivers or satellite modems.
Embedded host solutions capable of doing this already exist. Also, two PCs connected via USB Ethernet adapters are essentially a slave/slave version of this master/slave bridge.

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Comme cela est marqué dans le dernier point, il est possible de créer des câbles long d'un kilomètre Je ne voudrais quand même pas aller jusque là 50 m serait largement suffisant !

Si vous connaissez des produits réalisant déjà, je suis très intéressé...

[invitee05a3fcc]

Le gros probléme de l'USB, c'est qu'il n'y a pas d'adaptation d'impédance au niveau des récepteur-émetteur

Comme cela est marqué dans le dernier point, il est possible de créer des câbles long d'un kilomètre Je ne voudrais quand même pas aller jusque là 50 m serait largement suffisant !

Moi, j'ai pas compris ça !!!

[invite359f3846]

J'ai trouvé deux références (il suffit de faire une recherche sur usb extender):
http://www.minicom.com/kvm_usb_fr.htm
http://www.gefen.com/kvm/product.jsp?prod_id=2178

Ce n'est pas donné comme produit: 200$!

Tu n'as pas compris comment ça fonctionnait? Qu'est-ce que tu n'as pas compris?

PC <--> USB bridge that acts as a USB device on one side <--> Ethernet <--> USB host controller at the other end <--> USB Device (example: webcam)

[invitee05a3fcc]

Moi, j'ai pas lu qu'on pouvait faire un câble USB d'1 Km. Evidemment, si on passe par une liaison Ethernet, on fait a peu près ce qu'on veut.

[invite936c567e]

En fait ça revient en gros à brancher directement la caméra USB sur un nano-PC (Linux Box ou autre) fonctionnant en serveur de streaming vidéo, puis de communiquer les images au PC principal via une liaison Ethernet .

Ce n'est plus de l'électronique, c'est de l'informatique.

[invite936c567e]

Encore plus simple, si tu peux trouver ton bonheur niveau qualité d'image : il existe des caméras IP à brancher directement sur un réseau Ethernet câblé.

[invite0324077b]

ce n'est pas inteligent de ralonger un usb : la camera usb n'est pas autonome : elle est piloté par l'unité centrale comme un peripherique ...

pour une longue distance je prefere que la camera soir un simple generateur de signal, donc une simple camera de television

le codage numerique et ethernet c'est bien mais c'est actuellement encore trop cher

la video en bande de base ca ne franchit pas de longue distance mais deja mieux que l'usb

j'aime bien la video transmise par un modulateur vhf : avec une puissance suffisante on peut envoyer ca dans un cable tres long : avec un modulateur uhf ca va moins loin mais c'est bien aussi

[invite359f3846]

Oui donc au final, il me reste les caméras IP: style axis ou un nano-pc couplé à une webcam mais à mon avis ça va coûter cher;
ou des caméras composites...

Dans le dernier cas, qu'est-ce que tu utilises pour capturer les signaux composites? Il me faut plus ou moins 16 caméras...

[BOB92]

bonjour

Quelle définition d'image voulez-vous, et à quelle cadence,
car c'est que va découler le choix de la caméra, (et donc son coût).


Mon analyse rejoint celle de Chatelot16,
Dommage que c'est un peu cher (tout celà étant toujours relatif),
mais quelle souplesse d'évolution, dans une maison équipée VDI.
Une prise RJ45 et une prise secteur, et voilà une caméra d'installée.
Cordialement

[invite359f3846]

Je pense que du 640x480 en 25 pfs ferait l'affaire!

Vous me conseillez aussi de prendre des caméras sur IP?

A votre avis, combien cela coûterait-il pour une quinzaine de caméra (dont 4 extérieures) ayant une bonne définition d'image? Je souhaiterais également que ces caméras voient dans l'infrarouge (vous me direz il suffit de retirer le filtre infrarouge qui est placé devant le capteur CMOS/CCD).

Une prise RJ45 et une prise secteur, et voilà une caméra d'installée.

On peut les alimenter via le câble RJ45! C'est encore plus facile

[invite936c567e]

Pour le prix, ça dépend du modèle choisi et de ton fournisseur.

On peut les alimenter via le câble RJ45! C'est encore plus facile

Pour de longues distances, l'alimentation par le câble RJ45 n'est pas très fiable. Mieux vaut disposer d'une alimentation extérieure.

[invite936c567e]

Le choix de caméras IP permettrait un choix plus souple du mode de transport (réseaux Ethernet, CPL, ADSL, Wifi...) de la vidéo et de l'éventuelle commande à distance des caméras, ainsi qu'une plus grande évolutivité (modification ou extension) du système.

[invite1671f146]

Bonjour

Quelques petites questions sur ton projet ( je suis également en phase de réflexion)

tu filmes 24/24 ?
tu veux faire de la detection de présence ( via la camera) ?
tu enregistres ?

[jiherve]

Bonsoir
Déjà écrit :
USB = 5m max(ou 26ns) sans répéteur, 5 répéteurs max => 30 m!
Le mieux c'est d'aller voir à la maison mère!
http://www.usb.org/about/faq/ans5
pour des distances plus longue c'est USB => ETH <=> ETH => USB.
Les liaisons USB ne tiennent aucune agression EMI un peu sérieuse.
JR

[invite359f3846]

Je filme 24h sur 24. J'ai développé des algorithmes de détection de présence ainsi que de reconnaissance de visage

La question est donc:
Comment fabriquer un convertisseur USB/Ethernet?

[jiherve]

Je filme 24h sur 24. J'ai développé des algorithmes de détection de présence ainsi que de reconnaissance de visage

La question est donc:
Comment fabriquer un convertisseur USB/Ethernet?

Bonsoir
Le mieux c'est de l'acheter sauf si c'est le challenge technique qui te motive!
http://www.datapro.net/products/usb-...ender-1-1.html
JR

[invite1671f146]

[QUOTE=Rodrigue;1548261]Je filme 24h sur 24. J'ai développé des algorithmes de détection de présence ainsi que de reconnaissance de visage

tu définis une image de reference , et lorsque tu as une modif dans cette reference, à ce moment là tu enregistres ???
et tu enregistres sur quoi ??
et comment geres tu le multi sources ? plusieurs modifs arrivant simultanement ?

[invite359f3846]

tu définis une image de reference, et lorsque tu as une modif dans cette reference, à ce moment là tu enregistres ???

Le principe est là mais c'est beaucoup plus compliqué que ça Il existe beaucoup de littérature sur le sujet...

et tu enregistres sur quoi ??

Disque dur ensuite "backupé" sur DVD

et comment geres tu le multi sources ? plusieurs modifs arrivant simultanement ?

bah avec des threads

[invite4095721a]

La solution de l'Extender USB me semble interressante :
http://www.virtuavia.eu/shop/index.p...id=29811&sl=FR
60€ c'est bien mieux que 200€-400€ pour une cam IP

Je me demande quel est le principe de fonctionnement de ce système ?
Peut etre en transformant la tension intitiale de 5v de l'usb en 12v ou 30v ?...

[jiherve]

Bonsoir
Non le 5 v c'est l'alim véhiculée par le port USB, rien à voir avec l'inadequation du protocole et des caractéristiques du bus à tenir la "distance".
JR

[invite359f3846]

Tout est une question de temps de propagation sur la ligne. Lorsque le host usb situé sur ton pc envoie une commande au composant usb installé sur ton périphérique, il s'attend à ce que celui-ci lui réponde avant un certain délai (je ne l'ai plus en tête désolé). Le temps de propagation d'une ligne est fonction des caractéristiques de celle-ci: si mes souvenirs sont corrects. Astuce: l'information ne se transmet jamais plus vite que la vitesse de la lumière: c = ~300.000km/s. Un câble Cat5, utilisé pour le réseau locaux ethernet, transmet à plus ou moins 2/3 de c.

Le protocole usb permet de faire patentier ton pc. Une solution, qui ne fonctionne pas avec tous les périphériques, est de placer un intermédiaire entre ton pc et le périphérique externe. Lorsque ton pc envoie une requête au périphérique, cet intermédiaire lui envoie un paquet: "oh attend deux secondes, je me réveille...", ce qui augmente le time out de ton pc. Le signal parcourt le câble arrive alors au périphérique qui répond. Le signal se redirige vers l'intermédiaire qui le garde dans un tampon. Après un certains délai d'attente le pc réitère sa requête - ce délai est au moins 10x supérieur au délai par défaut. Comme l'intermédiaire l'a déjà dans son tampon, il répond directement au pc. Bien sûr les intermédiaires ralentissent les choses

A mon humble avis, une bonne caméra composite avec un amplificateur différentiel sur un câble cat5 est le choix le plus simple. A la limite, on peut placer un convertisseur rapide analogique digitale si on y tient vraiment. Avec un DSP, ou un FPGA, on pourrait même multiplexer plusieurs caméras sur un même câble. Mais bon quand on y réfléchit vraiment, les caméras ne sont jamais vraiment regroupées dans un même endroit (en tout cas pour des installations domestiques donc je ne sais pas si ça vaut vraiment le coup). Au prix du câble...

[invite4095721a]

Le protocole usb permet de faire patentier ton pc. Une solution, qui ne fonctionne pas avec tous les périphériques,

Cela condamne les webcams selon toi ?
As tu trouvé de la doc concernant ce périphérique retardateur ?

A mon humble avis, une bonne caméra composite avec un amplificateur différentiel sur un câble cat5 est le choix le plus simple.

Avec ce genre d'adaptateur ?
http://www.abix.fr/balun-video-bnc-r...le,050914.html

C'est l'idéal : simple, super qualité, pas de temps de latence, etc...
Mais, quelques inconvénients
- Le cout : C'est pire que la solution IP
*la caméra
*les baluns
*la carte d'aquisition (surtout sur un portable)
De plus en usb il est facile de faire de la récup donc 0 dépenses
- Difficile de faire passer autre chose que de la vidéo sur le cable
Par exemple une commande de servomoteur pour orienter la caméra...

[jiherve]

Lorsque le host usb situé sur ton pc envoie une commande au composant usb installé sur ton périphérique, il s'attend à ce que celui-ci lui réponde avant un certain délai (je ne l'ai plus en tête désolé).

Bonjour :
délais = 26 nS
JR

[invite936c567e]

On en revient à la solution IP.

J'ai cherché à savoir combien pourrait revenir un PC très bon marché à monter soi-même et capable de faire la liaison entre une webcam USB et un réseau Ethernet.

J'en suis arrivé à 160€ pour un mini-PC complet (sans écran ni clavier, bien entendu), équipé d'un OS Linux et de logiciels libres et gratuits.

On pourrait éventuellement descendre à 130€ en remplaçant le disque dur par l'accès réseau (netboot et disque partagé au travers du réseau Ethernet). A vérifier.

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Sinon, il y aurait la solution de bricoler des caméras Wifi (on en trouve à 80€) de manière à supprimer l'antenne et brancher un guide d'onde à la place.

De cette manière, on obtiendrait facilement les liaisons nécessaires sans qu'elles puissent être interceptées dans tout le voisinage.


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