介绍

USB on - on - go (OTG)允许两个USB设备相互通信，而不需要个人电脑(PC)的服务。虽然OTG似乎为USB世界增加了点对点连接，但实际上并没有。相反，USB OTG保留了标准的USB主机/外设模型，其中单个主机与USB外设通信。然而，OTG确实引入了双重角色设备，或者简单地说，一种既能充当主机又能充当外设的设备。OTG的神奇之处在于，主机和外设可以在必要时交换角色。

在OTG之前，嵌入式主机的概念已经在USB领域建立起来了。大多数嵌入式主机芯片提供有限的托管功能，而不是复制pc内置的完整UHCI/OHCI USB控制器和驱动程序。这使得它们比PC机更适合嵌入式环境，PC机拥有巨大的资源和无限的驱动程序和应用软件容量。

OTG设备可以，也可以不可以作为主机。然而，大多数OTG设备很可能具有双重作用。

USB外设

图1说明了OTG所基于的基本USB外围电路。这些示例外设以低速或全速运行，通常称为USB 1.1设备。尽管USB 2.0规范包含了当前的USB 1.1规范，并引入了第三种更快的速度，但仍然使用了这种命名法。

图1中的控制器可能是一个微处理器加上USB SIE(串行接口引擎)，一个集成的微处理器/USB芯片，或者一个连接到USB收发器的ASIC。总线供电的外设需要一个3.3V稳压器，既为逻辑供电，又为连接到D+或D- USB引脚的1500欧姆电阻提供适当的电压。这个上拉电阻向主机发出信号，表明设备已连接，并指示设备的运行速度。拉到D+表示全速;上拉到D-表示低速。连接的另一端-主机或集线器-在D+和D-上包含15k欧姆下拉电阻，因此可以检测到上拉电阻。最后，建议在D+、D-和V(BUS)引脚上设计ESD保护电路，因为USB设计为热插拔。

如何成为一名主持人

图1电路仅作为USB外围设备起作用。为了增加OTG双角色功能，必须增强收发器，以允许OTG设备充当主机或外设。在图1中添加以下内容可以让系统也作为主机运行:

• 15k欧姆 D+和D-上的下拉电阻

• 在V(BUS)上供电而不是取电的一种方式。

ASIC或控制器还必须包含作为USB主机的逻辑。外围设备中缺少的一些主机职责有:

• 发送SOF (Start of Frame)报文。

• 发送SETUP、IN和OUT报文。

• 在USB 1ms帧内调度传输。

• USB复位信号。

• 提供USB电源管理。

除了需要双角色外设/主机USB控制器外，OTG还需要额外的电路来支持两种新协议，称为HNP和SRP。

主机协商协议

OTG双角色设备既可以作为主机，也可以作为外设。在OTG术语中，初始主机称为A-Device，初始外设称为B-Device。“initial”这个词很重要。一旦连接，OTG双角色设备就可以使用新的主机协商协议(HNP)交换角色——主机和外设。海地国家警察提出了两个明显的问题:(a)如何确定最初的作用;(b)为什么角色转换是必要的?

电缆的方向决定了初始角色(图2)。双角色设备使用一种称为mini-AB的新插座。mini-A插头、mini-B插头和mini-AB插座增加了第五个引脚(ID)，为电缆两端提供不同的电气标识。第五个ID引脚连接到mini-A插头内的地，并在mini-B插头中浮动。接收接地ID引脚的OTG设备为默认的A-Device(主机);带有浮动ID引脚的设备是默认的B-Device(外设)。

为了理解HNP和主机/外设角色转换的需求，图3中的示例显示了两个双重角色设备，一个PDA和一个打印机。PDA内部有一个打印机驱动程序。如图所示，用新的OTG线连接两台设备，将打印机设为默认主机(a设备)，PDA设为默认外设(b设备)。但是这个设置是反向的。具有打印机驱动程序的PDA需要充当打印机的USB主机，而打印机不包含驱动程序。HNP允许设备的角色自动和无声地转换，而不是麻烦用户反转电缆。

会话请求协议

OTG规范为USB增加了第二个新协议，称为会话请求协议(SRP)。SRP允许b设备请求a设备接通V(BUS)电源并开始会话。

OTG会话定义为接入设备提供V(BUS)电源的时间。(注:a - device始终提供V(BUS)电源，即使由于HNP而作为外设使用。)a - device可以通过关闭V(BUS)来结束会话以节省电力，这对于电池供电的设备(如手机)来说是非常重要的要求。

图4显示了一个常见的OTG应用程序:两个连接在一起的移动电话交换信息。右边的手机接收到电缆的mini-A端，使其成为A-Device，从而默认为主机角色。左边的手机是B-Device，默认为外设。如果不需要通过USB进行通信，则a设备可以将V(BUS)线断电，b设备可以检测到V(BUS)线，从而进入低功耗状态。

现在假设左侧电话的用户按下一个按钮来同步地址簿，或任何其他需要USB会话的操作。左侧手机中的“SRP脉冲”块首先脉冲D+线，然后脉冲V(BUS)线以唤醒A-Device。(A-Device可以响应D+或V(BUS)脉冲。)然后a设备检测脉冲，使其接通V(总线)并开始会话。

SRP协议比这个简单的说明要复杂得多。例如，b设备必须首先测量V(BUS)，以确保会话没有正在进行。它还必须能够区分电缆另一端的传统PC或OTG设备。它通过向V(BUS)线提供测量的电流量并记录产生的电压来实现这一点。

一旦会话进行，设备可能会或可能不会使用HNP。

OTG收发器

现在我们准备检查OTG收发器的需求，如图5所示。

图5系统建立在图1示例电路的基础上。ASIC块也可以是具有USB功能的微处理器或DSP。三个附加功能使收发器兼容OTG:

1. 在D+/D-上可切换上拉和下拉电阻，以允许外设或主机功能。

2. 作为a设备监控并在V(BUS)上提供5V电源的电路，作为启动SRP的b设备监控和脉冲V(BUS)的电路。

3. 一个ID输入引脚，可用作ASIC的输出。

为了使该系统作为双角色OTG设备运行，连接到收发器的ASIC, DSP或任何东西必须能够同时充当外设或主机，并由于HNP而动态切换角色。

大多数增加的收发器电路管理V(BUS)引脚，它现在必须作为主机在8mA下提供5V电源，并作为外围设备执行V(BUS)脉冲。交换机根据收发器必须扮演的各种角色配置收发器。