USB On-the-Go （OTG） 允許兩個(gè) USB 設(shè)備相互通信，而無需個(gè)人計(jì)算機(jī)的服務(wù)。盡管 OTG 似乎將“點(diǎn)對點(diǎn)”連接添加到 USB，但事實(shí)并非如此。相反，USB OTG 保留了標(biāo)準(zhǔn)的 USB 主機(jī)/外設(shè)型號，其中單個(gè)主機(jī)與 USB 外設(shè)通信。OTG引入了雙角色設(shè)備（DRD），能夠用作主機(jī)或外設(shè)。OTG的部分魔力在于，主機(jī)和外圍設(shè)備可以在必要時(shí)交換角色。

在OTG之前，嵌入式主機(jī)的概念已經(jīng)在USB世界中確立。大多數(shù)嵌入式主機(jī)芯片不是復(fù)制內(nèi)置于個(gè)人計(jì)算機(jī)中的完整 UHCI/OHCI USB 控制器和驅(qū)動(dòng)程序，而是提供有限的托管功能。這使得它們更適合嵌入式環(huán)境，而不是PC具有巨大的資源和無限的驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用軟件容量。

介紹

USB On-the-Go （OTG） 允許兩個(gè) USB 設(shè)備相互通信，而無需個(gè)人計(jì)算機(jī) （PC） 的服務(wù)。盡管OTG似乎將點(diǎn)對點(diǎn)連接添加到USB世界，但它并沒有。相反，USB OTG 保留了標(biāo)準(zhǔn)的 USB 主機(jī)/外設(shè)模型，其中單個(gè)主機(jī)與 USB 外設(shè)通信。然而，OTG確實(shí)引入了雙角色設(shè)備，或者簡單地說，一種能夠作為主機(jī)或外圍設(shè)備運(yùn)行的設(shè)備。OTG的部分魔力在于，主機(jī)和外圍設(shè)備可以在必要時(shí)交換角色。

在OTG之前，嵌入式主機(jī)的概念已經(jīng)在USB世界中確立。大多數(shù)嵌入式主機(jī)芯片不是復(fù)制PC內(nèi)置的完整UHCI / OHCI USB控制器和驅(qū)動(dòng)程序，而是提供有限的托管功能。這使得它們比具有巨大資源和無限容量的驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用軟件的PC更適合嵌入式環(huán)境。

OTG 設(shè)備可能能夠或不能作為主機(jī)運(yùn)行。盡管如此，大多數(shù)OTG設(shè)備很可能是雙重角色。

USB 外設(shè)

圖 1 顯示了 OTG 構(gòu)建的基本 USB 外圍電路。這些示例外設(shè)以低速或全速運(yùn)行，通常稱為 USB 1.1 設(shè)備。即使 USB 2.0 規(guī)范包括當(dāng)前的 USB 1.1 規(guī)范并引入了第三種更高的速度，仍使用此命名法。

圖1.USB 外圍控制器及其相關(guān)電路。

圖 1 中的控制器可能是微處理器和 USB SIE（串行接口引擎）、集成微處理器/USB 芯片或連接到 USB 收發(fā)器的 ASIC?？偩€供電外設(shè)需要一個(gè) 3.3V 穩(wěn)壓器，既要為邏輯供電，又要為連接到 D+ 或 D- USB 引腳的 1500Ω 電阻提供適當(dāng)?shù)碾妷?。該上拉電阻向主機(jī)發(fā)出信號，表明設(shè)備已連接，并指示設(shè)備的運(yùn)行速度。上拉到 D+ 表示全速;上拉至 D- 表示低速。連接的另一端（主機(jī)或集線器）在D+和D-上包含15kΩ下拉電阻，因此可以檢測到上拉電阻。最后，建議在D+、D和V上使用ESD保護(hù)電路總線引腳，因?yàn)?USB 設(shè)計(jì)為熱插拔。

如何成為房東

圖1電路僅用作USB外設(shè)。要添加OTG雙重角色功能，必須增強(qiáng)收發(fā)器，以允許OTG設(shè)備充當(dāng)主機(jī)或外設(shè)。將以下內(nèi)容添加到圖 1 中，系統(tǒng)還可以用作主機(jī)：

D+ 和 D- 上的 15kΩ 下拉電阻

一種在 V 上供電而不是供電的方法總線

ASIC 或控制器還必須包含用作 USB 主機(jī)的邏輯。外圍設(shè)備中缺少的一些主機(jī)職責(zé)包括：

發(fā)送 SOF（幀開始）數(shù)據(jù)包。

發(fā)送設(shè)置、輸入和輸出數(shù)據(jù)包。

在 USB 1ms 幀內(nèi)安排傳輸。

信號 USB 重置。

提供 USB 電源管理。

除了需要雙重角色的外設(shè)/主機(jī)USB控制器外，OTG還需要額外的電路來支持兩種新協(xié)議，稱為HNP和SRP。

主機(jī)協(xié)商協(xié)議

OTG 雙角色設(shè)備既可以作為主機(jī)運(yùn)行，也可以作為外設(shè)運(yùn)行。在OTG命名法中，初始主機(jī)稱為A設(shè)備，初始外設(shè)稱為B設(shè)備。首字母這個(gè)詞很重要。連接后，OTG 雙角色設(shè)備可以使用新的主機(jī)協(xié)商協(xié)議 （HNP） 交換角色（主機(jī)和外圍設(shè)備）。國家警察提出了兩個(gè)明顯的問題：（a） 如何確定最初的作用;（b） 如何確定初始作用。以及（b）為什么需要角色轉(zhuǎn)換？

圖2.第五個(gè) ID 引腳確定默認(rèn)主機(jī)。

電纜方向決定了初始角色（圖2）。雙角色設(shè)備使用稱為mini-AB的新插座。迷你 A 插頭、迷你 B 插頭和迷你 AB 插座增加了第五個(gè)引腳 （ID），為電纜末端提供不同的電氣身份。第五個(gè) ID 引腳連接到迷你 A 插頭內(nèi)的接地，并在迷你 B 插頭中浮動(dòng)。接收接地 ID 引腳的 OTG 設(shè)備是默認(rèn)的 A 設(shè)備（主機(jī)）;帶有浮動(dòng) ID 引腳的器件是默認(rèn) B 器件（外設(shè)）。

圖3.OTG 電纜向后插入。

為了理解HNP和主機(jī)/外設(shè)角色轉(zhuǎn)換的必要性，圖3中的示例顯示了兩個(gè)雙角色設(shè)備，一個(gè)PDA和一個(gè)打印機(jī)。PDA 內(nèi)部有一個(gè)打印機(jī)驅(qū)動(dòng)程序。如圖所示，這兩個(gè)設(shè)備使用新的OTG電纜連接，使打印機(jī)成為默認(rèn)主機(jī)（A設(shè)備），PDA成為默認(rèn)外圍設(shè)備（B設(shè)備）。但這種設(shè)置是倒退的。具有打印機(jī)驅(qū)動(dòng)程序的 PDA 需要充當(dāng)不包含驅(qū)動(dòng)程序的打印機(jī)的 USB 主機(jī)。HNP不會(huì)打擾用戶反轉(zhuǎn)電纜，而是允許設(shè)備的角色自動(dòng)和靜默地反轉(zhuǎn)。

會(huì)話請求協(xié)議

OTG規(guī)范向USB添加了第二個(gè)新協(xié)議，稱為會(huì)話請求協(xié)議（SRP）。SRP允許B設(shè)備請求a設(shè)備打開VBUS電源并啟動(dòng)會(huì)話。

OTG會(huì)話被定義為A設(shè)備提供VBUS功率的時(shí)間。（注意：A設(shè)備始終提供VBUS電源，即使它由于HNP而用作外圍設(shè)備。）A設(shè)備可以通過關(guān)閉VBUS來結(jié)束會(huì)話以節(jié)省電源，這在手機(jī)等電池供電設(shè)備中是一個(gè)非常重要的要求。

圖4.OTG 會(huì)話請求協(xié)議 （SRP）。

圖4顯示了一個(gè)常見的OTG應(yīng)用：兩部手機(jī)連接在一起交換信息。右側(cè)電話接收電纜的迷你 A 端，使其成為 A 設(shè)備，因此默認(rèn)為主機(jī)角色。左邊的電話是 B 設(shè)備，默認(rèn)為外圍設(shè)備。如果不需要通過USB進(jìn)行通信，A設(shè)備可以關(guān)閉V的電源總線導(dǎo)線，B設(shè)備可以檢測到，以便它也可以進(jìn)入低功耗狀態(tài)。

現(xiàn)在假設(shè)左電話的用戶按下按鈕來同步地址簿，或任何其他需要 USB 會(huì)話的操作。左側(cè)手機(jī)中的“SRP 脈沖”塊首先脈沖 D+ 線，然后脈沖 V 線總線用于喚醒 A 設(shè)備的電線。（A器件可以響應(yīng)D+或V?？偩€脈沖。然后，A器件檢測到脈沖，使其接通V總線并啟動(dòng)會(huì)話。

SRP 協(xié)議比這個(gè)簡單的插圖更復(fù)雜。例如，B 設(shè)備必須首先測量 V總線以確保會(huì)話未進(jìn)行中。它還必須能夠區(qū)分經(jīng)典PC或電纜另一端的OTG設(shè)備。它通過將測量的電流量輸送到 V 來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)總線電線并注意產(chǎn)生的電壓。

會(huì)話開始后，設(shè)備可能會(huì)也可能不會(huì)使用 HNP。

OTG 收發(fā)器

現(xiàn)在，我們準(zhǔn)備研究OTG收發(fā)器的要求，如圖5所示。

圖5.OTG 收發(fā)器。

圖5系統(tǒng)基于圖1示例電路。ASIC 模塊也可以是具有 USB 功能的微處理器或 DSP。三個(gè)附加功能使收發(fā)器OTG兼容：

D+/D- 上的可切換上拉和下拉電阻器，允許外設(shè)或主機(jī)功能。

用于監(jiān)控和提供 V 上 5V 電源的電路總線作為 A 設(shè)備，并用于監(jiān)控和脈沖 V總線作為啟動(dòng) SRP 的 B 設(shè)備。

一個(gè) ID 輸入引腳，可用作 ASIC 的輸出。

為了使該系統(tǒng)作為雙角色OTG設(shè)備運(yùn)行，ASIC，DSP或連接到收發(fā)器的任何設(shè)備必須能夠作為外設(shè)或主機(jī)運(yùn)行，并且由于HNP而動(dòng)態(tài)切換角色。

大多數(shù)添加的收發(fā)器電路管理VBUS引腳，該引腳現(xiàn)在還必須作為主機(jī)提供8mA的5V電源，并作為外圍設(shè)備執(zhí)行VBUS脈沖。模擬開關(guān)為收發(fā)器配置它必須扮演的各種角色。

審核編輯：郭婷