USB On-the-Go （OTG） 允許兩個 USB 設備相互通信，而無需個人計算機的服務。盡管 OTG 似乎將“點對點”連接添加到 USB，但事實并非如此。相反，USB OTG 保留了標準的 USB 主機/外設型號，其中單個主機與 USB 外設通信。OTG引入了雙角色設備（DRD），能夠用作主機或外設。OTG的部分魔力在于，主機和外圍設備可以在必要時交換角色。

在OTG之前，嵌入式主機的概念已經在USB世界中確立。大多數嵌入式主機芯片不是復制內置于個人計算機中的完整 UHCI/OHCI USB 控制器和驅動程序，而是提供有限的托管功能。這使得它們更適合嵌入式環境，而不是PC具有巨大的資源和無限的驅動程序和應用軟件容量。

介紹

USB On-the-Go （OTG） 允許兩個 USB 設備相互通信，而無需個人計算機 （PC） 的服務。盡管OTG似乎將點對點連接添加到USB世界，但它并沒有。相反，USB OTG 保留了標準的 USB 主機/外設模型，其中單個主機與 USB 外設通信。然而，OTG確實引入了雙角色設備，或者簡單地說，一種能夠作為主機或外圍設備運行的設備。OTG的部分魔力在于，主機和外圍設備可以在必要時交換角色。

在OTG之前，嵌入式主機的概念已經在USB世界中確立。大多數嵌入式主機芯片不是復制PC內置的完整UHCI / OHCI USB控制器和驅動程序，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動程序和應用軟件的PC更適合嵌入式環境。

OTG 設備可能能夠或不能作為主機運行。盡管如此，大多數OTG設備很可能是雙重角色。

USB 外設

圖 1 顯示了 OTG 構建的基本 USB 外圍電路。這些示例外設以低速或全速運行，通常稱為 USB 1.1 設備。即使 USB 2.0 規范包括當前的 USB 1.1 規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 收發器的 ASIC。總線供電外設需要一個 3.3V 穩壓器，既要為邏輯供電，又要為連接到 D+ 或 D- USB 引腳的 1500Ω 電阻提供適當的電壓。該上拉電阻向主機發出信號，表明設備已連接，并指示設備的運行速度。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保護電路總線引腳，因為 USB 設計為熱插拔。

如何成為房東

圖1電路僅用作USB外設。要添加OTG雙重角色功能，必須增強收發器，以允許OTG設備充當主機或外設。將以下內容添加到圖 1 中，系統還可以用作主機：

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 主機的邏輯。外圍設備中缺少的一些主機職責包括：

發送 SOF（幀開始）數據包。

發送設置、輸入和輸出數據包。

在 USB 1ms 幀內安排傳輸。

信號 USB 重置。

提供 USB 電源管理。

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

主機協商協議

OTG 雙角色設備既可以作為主機運行，也可以作為外設運行。在OTG命名法中，初始主機稱為A設備，初始外設稱為B設備。首字母這個詞很重要。連接后，OTG 雙角色設備可以使用新的主機協商協議 （HNP） 交換角色（主機和外圍設備）。國家警察提出了兩個明顯的問題：（a） 如何確定最初的作用;（b） 如何確定初始作用。以及（b）為什么需要角色轉換？

圖2.第五個 ID 引腳確定默認主機。

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

圖3.OTG 電纜向后插入。

為了理解HNP和主機/外設角色轉換的必要性，圖3中的示例顯示了兩個雙角色設備，一個PDA和一個打印機。PDA 內部有一個打印機驅動程序。如圖所示，這兩個設備使用新的OTG電纜連接，使打印機成為默認主機（A設備），PDA成為默認外圍設備（B設備）。但這種設置是倒退的。具有打印機驅動程序的 PDA 需要充當不包含驅動程序的打印機的 USB 主機。HNP不會打擾用戶反轉電纜，而是允許設備的角色自動和靜默地反轉。

會話請求協議

OTG規范向USB添加了第二個新協議，稱為會話請求協議（SRP）。SRP允許B設備請求a設備打開VBUS電源并啟動會話。

OTG會話被定義為A設備提供VBUS功率的時間。（注意：A設備始終提供VBUS電源，即使它由于HNP而用作外圍設備。）A設備可以通過關閉VBUS來結束會話以節省電源，這在手機等電池供電設備中是一個非常重要的要求。

圖4.OTG 會話請求協議 （SRP）。

圖4顯示了一個常見的OTG應用：兩部手機連接在一起交換信息。右側電話接收電纜的迷你 A 端，使其成為 A 設備，因此默認為主機角色。左邊的電話是 B 設備，默認為外圍設備。如果不需要通過USB進行通信，A設備可以關閉V的電源總線導線，B設備可以檢測到，以便它也可以進入低功耗狀態。

現在假設左電話的用戶按下按鈕來同步地址簿，或任何其他需要 USB 會話的操作。左側手機中的“SRP 脈沖”塊首先脈沖 D+ 線，然后脈沖 V 線總線用于喚醒 A 設備的電線。（A器件可以響應D+或V。總線脈沖。然后，A器件檢測到脈沖，使其接通V總線并啟動會話。

SRP 協議比這個簡單的插圖更復雜。例如，B 設備必須首先測量 V總線以確保會話未進行中。它還必須能夠區分經典PC或電纜另一端的OTG設備。它通過將測量的電流量輸送到 V 來實現這一點總線電線并注意產生的電壓。

會話開始后，設備可能會也可能不會使用 HNP。

OTG 收發器

現在，我們準備研究OTG收發器的要求，如圖5所示。

圖5.OTG 收發器。

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

D+/D- 上的可切換上拉和下拉電阻器，允許外設或主機功能。

用于監控和提供 V 上 5V 電源的電路總線作為 A 設備，并用于監控和脈沖 V總線作為啟動 SRP 的 B 設備。

一個 ID 輸入引腳，可用作 ASIC 的輸出。

為了使該系統作為雙角色OTG設備運行，ASIC，DSP或連接到收發器的任何設備必須能夠作為外設或主機運行，并且由于HNP而動態切換角色。

大多數添加的收發器電路管理VBUS引腳，該引腳現在還必須作為主機提供8mA的5V電源，并作為外圍設備執行VBUS脈沖。模擬開關為收發器配置它必須扮演的各種角色。

審核編輯：郭婷