usb otg功能详解

USB OTG USB OTG 是 USB On-The-Go 的 缩 写 ， 是 近 年 发 展 起 来 的 技 术 ， 2001 年 12 月 18 日 由 USB Implementers Forum 公 布 ， 主 要 应 用 于 各 种 不 同 的 设 备 或 移 动 设 备 间 的 联 接 ， 进 行 数 据 交 换 特 别 是PDA、 移 动 电 话 、 消 费 类 设 备 改 变 如 数 码 照 相 机 、 摄 像 机 、 打 印 机 等 设 备 间 多 种 不 同 制 式 连 接 器 ，多 达 7 种 制 式 的 存 储 卡 间 数 据 交 换 的 不 便 USB 技 术 的 发 展 ， 使 得 PC 和 周 边 设 备 能 够 通 过 简 单 方式 、 适 度 的 制 造 成 本 将 各 种 设 备 连 接 在 一 起 ， 上 述 我 们 提 到 应 用 ， 都 可 以 通 过 USB 总 线 ， 作 为 PC的 周 边 ， 在 PC 的 控 制 下 进 行 数 据 交 换 但 这 种 方 便 的 交 换 方 式 ， 一 旦 离 开 了 PC， 各 设 备 间 无 法 利用 USB 口 进 行 操 作 ， 因 为 没 有 一 个 设 备 能 够 充 当 PC 一 样 的 Host。

On-The-Go， 即 OTG 技 术 就 是 实现 在 没 有 Host 的 情 况 下 ， 实 现 设 备 间 的 数 据 传 送 例 如 数 码 相 机 直 接 连 接 到 打 印 机 上 ， 通 过 OTG技 术 ， 连 接 两 台 设 备 间 的 USB 口 ， 将 拍 出 的 相 片 立 即 打 印 出 来 ； 也 可 以 将 数 码 照 相 机 中 的 数 据 ， 通过 OTG 发 送 到 USB 接 口 的 移 动 硬 盘 上 ， 野 外 操 作 就 没 有 必 要 携 带 价 格 昂 贵 的 存 储 卡 ， 或 者 背 一 个便 携 电 脑 OTG 设 计 原 理1 、 通 信 协 议USB OTG 标 准 在 完 全 兼 容 USB2.0 标 准 的 基 础 上 ， 增 添 了 电 源 管 理 （ 节 省 功 耗 ） 功 能 ， 它 允 许设 备 既 可 作 为 主 机 ， 也 可 作 为 外 设 操 作 （ 两 用 OTG） OTG 两 用 设 备 完 全 符 合 USB2.0 标 准 ， 并 可提 供 一 定 的 主 机 检 测 能 力 ， 支 持 主 机 通 令 协 议 （ HNP） 和 对 话 请 求 协 议 （ SRP） 。

在 OTG 中 ， 初 始主 机 设 备 称 为 A 设 备 ， 外 设 称 为 B 设 备 可 用 电 缆 的 连 接 方 式 来 决 定 初 始 角 色 图 2 所 示 是 用 第 5个 ID 脚 确 定 默 认 主 机 的 示 意 图 ， 两 用 设 备 使 用 新 型 mini-AB 插 座 ， 从 而 使 mini-A 插 头 、 mini-B 插头 和 mini-AB 插 座 增 添 了 第 五 个 引 脚 （ ID） ， 以 用 于 识 别 不 同 的 电 缆 端 点 mini-A 插 头 中 的 ID 引脚 接 地 ， mini-B 插 头 中 的 ID 引 脚 浮 空 当 OTG 设 备 检 测 到 接 地 的 ID 引 脚 时 ， 表 示 默 认 的 是 A 设备 （ 主 机 ） ， 而 检 测 到 ID 引 脚 浮 空 的 设 备 则 认 为 是 B 设 备 （ 外 设 ） 系 统 一 旦 连 接 后 ， OTG 的 角色 还 可 以 更 换 主 机 与 外 设 采 用 新 的 HNP， A 设 备 作 为 默 认 主 机 并 提 供 VBUS 电 源 ， 并 在 检 测 到 有设 备 连 接 时 复 位 总 线 、 枚 举 并 配 置 B 设 备 。

OTG 标 准 为 USB 增 添 的 第 二 个 新 协 议 称 为 对 话 请 求 协议 （ SRP） SRP 允 许 B 设 备 请 求 A 设 备 打 开 VBUS 电 源 并 启 动 一 次 对 话 一 次 OTG 对 话 可 通 过A 设 备 提 供 VBUS 电 源 的 时 间 来 确 定 （ 注 ： A 设 备 总 是 为 VBUS 供 电 ， 即 使 作 为 外 设 ） 也 可 通 过A 设 备 关 闭 VBUS 电 源 来 结 束 一 会 话 以 节 省 功 耗 ， 这 在 电 池 供 电 产 品 中 是 非 常 重 要 的 例 如 ， 在 两台 蜂 窝 电 话 通 过 连 接 互 相 交 换 信 息 时 ， 一 台 连 接 在 电 池 的 mini-A 端 ， 是 A 设 备 ， 默 认 为 主 机 另 一台 是 B 设 备 ， 默 认 为 外 设 当 在 不 需 要 USB 通 信 时 ， A 设 备 可 以 关 闭 VBUS 线 ， 此 时 B 设 备 就 会检 测 到 该 状 态 并 进 入 低 功 耗 模 式 2 、 OTG 功 能 的 构 建图 3 所 示 电 路 给 出 了 构 建 OTG 功 能 时 需 要 在 基 础 USB 外 设 上 添 加 的 电 路 ， 电 路 中 的 通 用 串 行总 线 控 制 器 可 以 是 一 个 微 处 理 器 和 USB SIE（ 串 口 引 擎 ） ， 也 可 以 是 集 成 的 μP/USB 芯 片 或 与 USB收 发 器 相 连 的 ASIC。

为 总 线 提 供 电 源 的 外 部 设 备 需 要 一 路 3.3V 稳 压 输 出 供 电 电 压 ， 以 便 为 逻 辑 电路 和 连 接 在 D+、 D-引 脚 的 1.5KΩ 上 拉 电 阻 提 供 电 源 通 过 D+、 D-引 脚 上 的 上 拉 电 阻 可 向 主 机 发 出设 备 已 连 接 的 信 号 ， 并 指 示 设 备 的 工 作 速 度 电 阻 上 拉 至 D+表 示 全 速 运 行 ， 电 阻 上 拉 至 D-表 示 低 速运 行 其 它 端 点 （ 包 括 D+和 D-的 15kΩ 下 拉 电 阻 ） 用 于 检 测 上 拉 电 阻 的 状 态 由 于 USB 设 计 需 要提 供 热 插 拔 功 能 因 此 ， 其 ESD 保 护 电 路 主 要 用 于 为 D+、 D-和 VBUS 引 脚 提 供 保 护 为 了 增 加 OTG 的 两 用 功 能 ， 必 须 扩 充 收 发 器 功 能 来 使 OTG 设 备 既 可 作 为 主 机 使 用 ， 也 可 以 作为 外 设 使 用 而 要 实 现 上 述 功 能 ， 就 需 要 在 图 3 所 示 电 路 中 添 加 D+和 D-端 的 15kΩ 下 拉 电 阻 并 为VBUS 提 供 供 电 电 源 。

此 外 ， 收 发 器 还 需 要 具 备 以 下 三 个 条 件 ： （ 1） 可 切 换 D+/D-线 上 的 上 拉 和 下 拉 电 阻 ， 以 提 供 外 设 和 主 机 功 能 （ 2） 作 为 A 设 备 时 ， 需 要 具 有 VBUS 监 视 和 供 电 电 路 ； 作 为 B 设 备 初 始 化 SRP 时 ， 需 要 监 视和 触 发 VBUS （ 3） 具 有 ID 输 入 引 脚 作 为 两 用 OTG 设 备 ， ASIC、 DSP 或 其 它 与 收 发 器 连 接 的 电 路 必 须 具 备 充 当 外 设 和 主 机 的 功 能 ，并 应 按 照 HNP 协 议 转 换 其 角 色 收 发 器 所 需 添 加 的 大 多 数 电 路 用 于 VBUS 引 脚 的 管 理 作 为 主 机 ， 它 必 须 能 够 提 供 5V、 输 出 电流 可 达 8mA 的 电 源 图 3 中 的 模 拟 开 关 用 于 配 置 收 发 器 的 各 种 功 能 ASIC 和 控 制 器 还 必 须 包 含 USB 主 机 逻 辑 控 制 功 能 ， 包 括 发 送 SOF（ 帧 启 动 ） 包 、 发 送 配 置\u36755 输 入 \u36755 输 出 数 据 包 ， 在 USB 1 msec 帧 内 确 定 传 输 进 程 、 发 送 USB 复 位 信 号 、 提 供USB 电 源 管 理 等 。

USB OTG 的工作原理OTG 补充规范对 USB 2.0 的最重要的扩展是其更具节能性的电源管理和允许设备以主机和外设两种形式工作OTG 有两种设备类型:两用 OTG 设备(Dualrole device)和外设式 OTG 设备(Peripheralonly OTG device) 两用OTG 设备完全符合 USB 2.0 规范,同时,他还要提供有限的主机能力和一个 MiniAB 插座、支持主机流通协议(Host Negotiatio n Protocol, HNP),并和外设式 OTG 设备一样支持事务请求协议(Session Request Protocol, SRP)当作为主机工作时,两用 OTG 设备可在总线上提供 8 mA 的电流,而以往标准主机则需要提供 100～500 mA 的电流2 个两用 OTG 设备连接在一起时可交替以主机和从机的方式工作,这个特点兼容了现有 USB 规范主机/外设的结构模型OTG 主机负责初始化数据通信的任务,比如:总线复位、获取 USB 各种描述符和配置设备这些配置完成后,2 个 OTG 设备便可分别以主机和从机方式传输信息,2 个设备主从角色交换的过程由主机传输协议(HNP)定义。

1 主机（Adevice）和从机（Bdevice）的初始功能设备的初始功能是通过定义连接器来实现的OTG 定义了一个叫做 MiniAB 的袖珍插孔，他能直接接入 MiniA或者 MiniB 插头，MiniAB（插座）有一个 ID 引脚上拉至电源端，MiniA 插头有一个与地连接好的 ID（R100 kΩ)当 2 个 OTG 设备连接到一起的时候，MiniA 插头边的ID 引脚会注入一个“0”状态，MiniB 插头边的 ID 引脚为 “1”，ID 为 0 的 OTG 设备默认为主机（A device），ID 为 1 的 OTG 设备默认为从机（B device）图 1 对上述内容进行了图解 ［4］ 2 对话请求协议 SRP(Session Request Protocol)这个协议允许 A device(总是 A 设备供电，可以是电池供电)在总线未使用时通过切断 Vbus 来节省电源消耗，也为 B device 启动总线活动提供了一种方法任何一个 A device, 包括 PC 或便携式电脑，都可以响应 SRP；任何一个 B device,包括一个标准 USB 外设，都可以启动 SRP；要求一个双重功能设备既能启动 SRP，又能响应SRP。

3 主机流通协议 HNP(Host Negotiation Protocol)HNP 是一种用来实现 A device 和 B device 主机/从机转换的协议（实际上是电缆的反转）主/从机功能交换的结果表现在下列过程中：(1)利用上拉电阻来发送信号给从机2)A device 可在 B device 上设置“HNP Enable”特性3)B device 断开上拉4)A device 与上拉电阻相连，表明 A device 从属于从机5)A device 给 Vbus 供电6)B device 检测 A device 的上拉　　(7)复位/列举/使用 A device。