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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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)的改變插座的類型。所以，OTG DRD 上應(yīng)該同時具有2種插座。Mini AB正是巧妙地應(yīng)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