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案例详细
标题USB On-The-Go技术及应用概述
技术领域人机界面
行业
简介USB On-The-Go（USB OTG）技术是对USB2.0的重要补充，它扩展了便携式设备之间的联通性，实现了两个便携式设备通过USB接口的直接数据通信，而不需要借助计算机的帮助。本文主要介绍了OTG技术的性能特点、芯片类型及其应用领域。
内容



    USB以其具有高速度、低成本、低功耗、即插即用和使用维护方便等优点，使得USB接口的设备正在以惊人的速度发展。随着USB应用领域的逐渐扩大，人们对于USB的期望也越来越高，希望USB能应用在各种计算机领域中，尤其是在移动数据领域中，希望能通过PDA等移动设备来直接与USB外设通信，使得USB能应用在没有PC的领域中。正是在这种新的需求下，USB On-The-Go（USB OTG）技术应运而生。本文主要介绍了USB OTG技术的性能特点、芯片类型及其主要应用领域。

1 USB OTG 的性能特点

1.1  Mini-AB插座和插件

    USB 2.0协议规范中定义了3种主机与设备的连接方式对：主机上的标准A插头和插座、外设上的标准B插头和插座以及外设上可选择的Mini B插头和插座。USB OTG主要是为了应用在便携的移动USB设备上，要求减小插头和插座的大小。为此，OTG 1.0作为USB 2.0的补充，新定义了2种接插件：Mini A插头和插座、Mini AB插座。Mini AB插座正是为 OTG DRD的特点精心设计的。Mini A插座是设计在主机上的，用于连接外设的Mini A插头；同理，Mini B插座设计在外设上，用于连接主机的Mini B插头。因此，不同的插座类型，区分了不同的USB 设备。当OTG DRD需要进行设备角色变换时，就需要相应的改变插座的类型。所以，OTG DRD 上应该同时具有2种插座。Mini AB正是巧妙地应用机械原理，一个插座可以连接Mini A和Mini B插头，而系统又可以通过ID信号线来识别是Mini A还是Mini B插头。同时，为了方便用户识别，对接插件的封装颜色进行了不同的定义：Mini A插头和插座采用白色（White），Mini B插头和插座采用黑色（Black），Mini AB插座采用灰色（Gray）。

1.2  OTG的电气层协议

    USB OTG通过五角接口和五线电缆传输数据。除了传统的四个针脚外，第五个针脚为“ID”脚，ID脚决定了初始化的主从角色：在Mini-A插头中，ID短路接地，所连设备被初始化为主；在Mini-B插头中，ID悬空，所连设备被初始化为从。在软件控制下，主从角色也可以利用主设备转换协议（HNP）进行互换。图1为USB OTG 主从角色的设定。



图1    USB OTG 主从角色的设定

    主设备可提供低功率输出，最小为8mA的电流到USB电缆，当不传输时可关掉VBUS。在VBUS关闭时，如从属设备需要使用总线，则可请求主设备开启VBUS，为VBUS重新供电。低功耗可支持USB设备在电池供电的情况下正常工作，延长电池寿命，节省能源。

1.3 OTG的软件结构
    OTG的软件结构包括3部分：OTG系统硬件驱动，包括会话请求协议(SRP)
和主机交流协议(HNP)；OTG系统外设软件，实现标准的USB类，来实现特定的USB外设功能；OTG系统主机软件，包括主机驱动程序、操作系统支持软件以及支持外设的类库。

1.3.1 OTG硬件驱动

●会话请求协议SRP
    会话请求协议（Session Request Protocol，简写为 SRP）用于B设备向A设备请求建立会话和使用总线。
    OTG规范对USB协议最大的扩展就是让双重角色的USB外设具有有限的主控设备能力，能够提供动态的能源管理以及自动转换主控设备或者外围设备功能，这是通过SRP和HNP实现的。
    在一个标准的USB系统中，主控设备在设备连接的整个过程中无论总线是否空闲，始终向USB总线提供标准的5V/100mA能量，这样的要求对于能源有限的便携式设备比如手机来说就很苛刻。为了能够节省能源，USB2.0为OTG主控设备（A设备）提供了一种方法以便在USB总线上没有数据传输时暂时关掉VBUS以节省能量，并且A设备能在外围设备（Ｂ设备）发出请求后重新提供VBUS并重新启动一个新的数据传输任务。
    作为USB外设的B设备可以在前一个任务完成2ms之后的任何时刻启动SRP。B设备这样做可以提供“资料线暂停（data-line pulsing）”和“VBUS暂停（VBUSpulsing）”。A设备一直在总线上检测“数据线暂停”和“VBUS暂停”，并在它认为适当的时候通过启动VBUS来开始下一个任务。这个任务一直进行到Ａ设备认为在总线上没有传输的需要的时候，这时A设备就结束了这个任务。

● 主机交流协议HNP
    主机交流协议（Host Negotiation Protocol,简写为HNP）用于初始B设备与初始A设备之间切换主机角色。
    当一个双重身份的设备与一个Mini-A插件连接时，这个设备缺省作为主控设备使用；当它与一个Mini-B插件连接时，这个设备缺省作为外围设备使用。但如果需要转换该设备的身份是，并不需要用户进行任何操作，一个作为缺省从端作用的双重身份的设备可以通过HNP协议来改变身份。
    一次完整的HNP流程是这样的：B设备希望控制总线，成为主机；在A设备发送了SET_FEATURE命令后，B设备就可以来请求控制总线；A设备挂起总线，通知B设备可以控制总线；B设备发送信号，断开与A设备的连接；A设备启动D+信号在线的上拉电阻，将D+置高；这样，A设备就开始作为外设，放弃了总线的控制权，B设备成为了主机；在B设备完成了对总线的控制，就需要上拉其上的D+电阻，放弃总线控制权。当然，这一系列的HNP活动，不仅仅是通过信号在线的电平变化来实现的。电平变化只是一种标志，真正内部对总线的控制权的变化，则要通过软件来实现。

1.3.2 OTG系统外设软件
    考虑到USB协议的复杂性，用户在进行USB主机系统软件设计时，可先侧重实现一部分功能，以后再逐步实施和完善。这里侧重Mass Storage 类协议软件。

● Mass Storage 类协议
    Mass Storage 类（也就是大容量类）主要用于为软盘接口、ATA接口、IDE硬盘接口及Flash内存等设备建立的USB接口，类代码（bInterfaceClass字段的值）为0x08。这一类的特点是数据交换量大，有可能直接涉及