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USB以其具有高速度、低成本、低功耗、即插即用和使用維護方便等優(yōu)點，使得USB接口的設(shè)備正在以驚人的速度發(fā)展。隨著USB應用領(lǐng)域的逐漸擴大，人們對于USB的期望也越來越高，希望USB能應用在各種計算機領(lǐng)域中，尤其是在移動數(shù)據(jù)領(lǐng)域中，希望能通過PDA等移動設(shè)備來直接與USB外設(shè)通信，使得USB能應用在沒有PC的領(lǐng)域中。正是在這種新的需求下，USB On-The-Go（USB OTG）技術(shù)應運而生。本文主要介紹了USB OTG技術(shù)的性能特點、芯片類型及其主要應用領(lǐng)域。
1 USB OTG 的性能特點
1.1 Mini-AB插座和插件
USB 2.0協(xié)議規(guī)范中定義了3種主機與設(shè)備的連接方式對：主機上的標準A插頭和插座、外設(shè)上的標準B插頭和插座以及外設(shè)上可選擇的Mini B插頭和插座。USB OTG主要是為了應用在便攜的移動USB設(shè)備上，要求減小插頭和插座的大小。為此，OTG 1.0作為USB 2.0的補充，新定義了2種接插件：Mini A插頭和插座、Mini AB插座。Mini AB插座正是為 OTG DRD的特點精心設(shè)計的。Mini A插座是設(shè)計在主機上的，用于連接外設(shè)的Mini A插頭；同理，Mini B插座設(shè)計在外設(shè)上，用于連接主機的Mini B插頭。因此，不同的插座類型，區(qū)分了不同的USB 設(shè)備。當OTG DRD需要進行設(shè)備角色變換時，就需要相應的改變插座的類型。所以，OTG DRD 上應該同時具有2種插座。Mini AB正是巧妙地應用機械原理，一個插座可以連接Mini A和Mini B插頭，而系統(tǒng)又可以通過ID信號線來識別是Mini A還是Mini B插頭。同時，為了方便用戶識別，對接插件的封裝顏色進行了不同的定義：Mini A插頭和插座采用白色（White），Mini B插頭和插座采用黑色（Black），Mini AB插座采用灰色（Gray）。
1.2 OTG的電氣層協(xié)議
USB OTG通過五角接口和五線電纜傳輸數(shù)據(jù)。除了傳統(tǒng)的
四個針腳外，第五個針腳為“ID”腳，ID腳決定了初始化的主從角色：在Mini-A插頭中，ID短路接地，所連設(shè)備被初始化為主；在Mini-B插頭中，ID懸空，所連設(shè)備被初始化為從。在軟件控制下，主從角色也可以利用主設(shè)備轉(zhuǎn)換協(xié)議（HNP）進行互換。圖1為USB OTG 主從角色的設(shè)定。
圖1 USB OTG 主從角色的設(shè)定
主設(shè)備可提供低功率輸出，最小為8mA的電流到USB電纜，當不傳輸時可關(guān)掉VBUS。在VBUS關(guān)閉時，如從屬設(shè)備需要使用總線，則可請求主設(shè)備開啟VBUS，為VBUS重新供電。低功耗可支持USB設(shè)備在電池供電的情況下正常工作，延長電池壽命，節(jié)省能源。
1.3 OTG的軟件結(jié)構(gòu)
OTG的軟件結(jié)構(gòu)包括3部分：OTG系統(tǒng)硬件驅(qū)動，包括會話請求協(xié)議(SRP)
和主機交流協(xié)議(HNP)；OTG系統(tǒng)外設(shè)軟件，實現(xiàn)標準的USB類，來實現(xiàn)特定的USB外設(shè)功能；OTG系統(tǒng)主機軟件，包括主機驅(qū)動程序、操作系統(tǒng)支持軟件以及支持外設(shè)的類庫。
1.3.1 OTG硬件驅(qū)動
●會話請求協(xié)議SRP
會話請求協(xié)議（Session Request Protocol，簡寫為 SRP）用于B設(shè)備向A設(shè)備請求建立會話和使用總線。
OTG規(guī)范對USB協(xié)議最大的擴展就是讓雙重角色的USB外設(shè)具有有限的主控設(shè)備能力，能夠提供動態(tài)的能源管理以及自動轉(zhuǎn)換主控設(shè)備或者外圍設(shè)備功能，這是通過SRP和HNP實現(xiàn)的。
在一個標準的USB系統(tǒng)中，主控設(shè)備在設(shè)備連接的整個過程中無論總線是否空閑，始終向USB總線提供標準的5V/100mA能量，這樣的要求對于能源有限的便攜式設(shè)備比如手機來說就很苛刻。為了能夠節(jié)省能源，USB2.0為OTG主控設(shè)備（A設(shè)備）提供了一種方法以便在USB總線上沒有數(shù)據(jù)傳輸時暫時關(guān)掉VBUS以節(jié)省能量，并且A設(shè)備能在外圍設(shè)備（Ｂ設(shè)備）發(fā)出請求后重新提供VBUS并重新啟動一個新的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。
作為USB外設(shè)的B設(shè)備可以在前一個任務(wù)完成2ms之后的任何時刻啟動SRP。B設(shè)備這樣做可以提供“資料線暫停（data-line pulsing）”和“VBUS暫停（VBUSpulsing）”。A設(shè)備一直在總線上檢測“數(shù)據(jù)線暫停”和“VBUS暫停”，并在它認為適當?shù)臅r候通過啟動VBUS來開始下一個任務(wù)。這個任務(wù)一直進行到Ａ設(shè)備認為在總線上沒有傳輸?shù)男枰臅r候，這時A設(shè)備就結(jié)束了這個任務(wù)。
● 主機交流協(xié)議HNP
主機交流協(xié)議（Host Negotiation Protocol,簡寫為HNP）用于初始B設(shè)備與初始A設(shè)備之間切換主機角色。
當一個雙重身份的設(shè)備與一個Mini-A插件連接時，這個設(shè)備缺省作為主控設(shè)備使用；當它與一個Mini-B插件連接時，這個設(shè)備缺省作為外圍設(shè)備使用。但如果需要轉(zhuǎn)換該設(shè)備的身份是，并不需要用戶進行任何操作，一個作為缺省從端作用的雙重身份的設(shè)備可以通過HNP協(xié)議來改變身份。
一次完整的HNP流程是這樣的：B設(shè)備希望控制總線，成為主機；在A設(shè)備發(fā)送了SET_FEATURE命令后，B設(shè)備就可以來請求控制總線；A設(shè)備掛起總線，通知B設(shè)備可以控制總線；B設(shè)備發(fā)送信號，斷開與A設(shè)備的連接；A設(shè)備啟動D+信號在線的上拉電阻，將D+置高；這樣，A設(shè)備就開始作為外設(shè)，放棄了總線的控制權(quán)，B設(shè)備成為了主機；在B設(shè)備完成了對總線的控制，就需要上拉其上的D+電阻，放棄總線控制權(quán)。當然，這一系列的HNP活動，不僅僅是通過信號在線的電平變化來實現(xiàn)的。電平變化只是一種標志，真正內(nèi)部對總線的控制權(quán)的變化，則要通過軟件來實現(xiàn)。
1.3.2 OTG系統(tǒng)外設(shè)軟件
考慮到USB協(xié)議的復雜性，用戶在進行USB主機系統(tǒng)軟件設(shè)計時，可先側(cè)重實現(xiàn)一部分功能，以后再逐步實施和完善。這里側(cè)重Mass Storage 類協(xié)議軟件。
● Mass Storage 類協(xié)議
Mass Storage 類（也就是大容量類）主要用于為軟盤接口、ATA接口、IDE硬盤接口及Flash內(nèi)存等設(shè)備建立的USB接口，類代碼（bInterfaceClass字段的值）為0x08。這一類的特點是數(shù)據(jù)交換量大，有可能直接涉及
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號