??? 摘?要： USB On-The-Go (OTG) 技術(shù)擴展了便攜式設(shè)備" title="便攜式設(shè)備">便攜式設(shè)備之間的連通性,，USB OTG 允許便攜式設(shè)備作為有限的主機與現(xiàn)有的USB外設(shè)" title="外設(shè)">外設(shè)相連,，USB OTG 也允許便攜式設(shè)備之間的互連,，易于實現(xiàn)移動領(lǐng)域中點對點的實時通信,。本文對比 USB 特性,，介紹了USB On-The-Go 的主要性能特點,，并對其在移動領(lǐng)域中的應(yīng)用作了簡要介紹,。
??? 關(guān)鍵詞： USB? OTG? 移動? 應(yīng)用
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??? USB是連接PC與外圍設(shè)備的首選接口,。隨著高速USB集線器,、數(shù)碼相機、掃描儀,、視頻會議攝像機,、大容量數(shù)字存儲設(shè)備等具有多媒體技術(shù)的新型設(shè)備的不斷涌現(xiàn)，2000年USB-IF發(fā)布了USB2.0規(guī)范,。該規(guī)范可提供480Mbps的高速傳輸速率,，高速USB2.0與全速USB1.1 (傳輸速率12Mbps) 和低速USB1.0(傳輸速率1.5Mbps) 完全兼容。無論是USB1.1,、USB1.0,，還是USB2.0，它們都必須通過PC的USB主控制器,，在PC的控制下實現(xiàn)與USB 外圍設(shè)備之間高速,、低速的數(shù)據(jù)交換" title="數(shù)據(jù)交換">數(shù)據(jù)交換。作為PC的外圍設(shè)備,，如果系統(tǒng)沒有PC,，各設(shè)備間無法利用USB接口進行數(shù)據(jù)交換。目前MP3播放器,、數(shù)碼相機,、PDA、手機等眾多產(chǎn)品都具備USB接口,，但它們也只能作為PC外設(shè)實現(xiàn)與PC的數(shù)據(jù)傳輸,，而不能實現(xiàn)它們之間點對點的通信。隨著移動終端的普及,，不使用PC,，直接在移動終端間進行連接的需求越來越多，USB On-The-Go (USB OTG) 的擴展標(biāo)準(zhǔn)正是為了滿足這一需求而提出的,。USB-IF公布的最新版本USB OTG 就是建立在 USB2.0的基礎(chǔ)上,，用便攜式設(shè)備作為有限的主機與現(xiàn)有的USB外設(shè)相連，以及便攜式設(shè)備之間的互連，實現(xiàn)它們之間實時,、快速的音頻數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)的傳輸,。本文在分析USB OTG性能特點的基礎(chǔ)上，簡要介紹了USB OTG在移動領(lǐng)域中的應(yīng)用及發(fā)展前景,。
1 USB OTG的性能特點
1.1 USB OTG的硬件特點
??? USB操作簡單,，即插即用，是免費公開的標(biāo)準(zhǔn),。而且Windows OS和許多RTOS都提供USB驅(qū)動程序,，當(dāng)今市場上已有許多USB設(shè)備，USB可以說是無處不在,。在移動領(lǐng)域,，手機或PDA等便攜式設(shè)備，也需要作為Modem連接到PC 上進行文件傳輸,，目前許多移動終端生產(chǎn)廠家,，都已將USB 接口加到新產(chǎn)品上，但它們也只能作為PC外設(shè)實現(xiàn)與PC 的數(shù)據(jù)交換,。
??? USB OTG擴展了便攜式設(shè)備之間的連通性,，限定了主機(Host)功能，在傳統(tǒng)的USB外設(shè)上增加了主機的功能,，適應(yīng)點對點的連接,。在硬件方面，它也添加了更小的連接器和電纜,，其中包括袖珍的A插頭（Mini-A）,、袖珍的A插槽" title="插槽">插槽 (Mini-A) 和袖珍的AB插槽 (Mini-AB)，這些連接器比通常的USB 標(biāo)準(zhǔn)連接器Standard-A和Standard-B小很多,，更適于便攜式設(shè)備,。OTG也新增了Mini-A至Standard-B和Mini-A至Mini-B兩種連接電纜。
??? OTG設(shè)備目前有兩種：兩用OTG設(shè)備 (Dual-Role Device) 和外設(shè)式OTG設(shè)備 (Peripheral-Only Device),。外設(shè)式OTG設(shè)備是傳統(tǒng)的USB 外設(shè),，它只能使用Mini-B插槽，不能使用Mini-AB插槽,。而兩用OTG設(shè)備既可作為主機,，也可作為外設(shè)。作為主機的兩用OTG設(shè)備不需要支持所有的USB外設(shè),，但當(dāng)它與PC 相連時,，就只能作為外設(shè)使用。兩用OTG設(shè)備都有一個Mini-AB插槽,，可依照主從設(shè)定,，通過Mini-A或Mini-B連接器實現(xiàn)點對點的連接,。為了易于區(qū)分兩用設(shè)備，通常Mini-A為白色,，多為主控接口,，插入Mini-A的設(shè)備為A-設(shè)備（A-Device）；Mini-B為黑色,，多為從屬接口,，插入Mini-B的設(shè)備為B-設(shè)備（B-Device）,；Mini-AB為灰色,，多為雙重角色接口。
??? 圖1為傳統(tǒng)的USB與USB OTG的連接對比,。在左圖中,，手機和PDA都作為外設(shè)式OTG設(shè)備，通過標(biāo)準(zhǔn)Standard-A和Mini-B連接器,，實現(xiàn)與PC 的數(shù)據(jù)交換,。在右圖中，手機和PDA作為兩用OTG設(shè)備,，分別都有一個Mini-AB插槽,。手機如作為兩用OTG設(shè)備，既可以作為A-設(shè)備,，完成Host的功能,，通過Mini-A到Mini-B連接器，實現(xiàn)手機到PDA點對點的實時通信和數(shù)據(jù)交換,；也可以作為B-設(shè)備,，如標(biāo)準(zhǔn)的USB 外設(shè)，通過Mini-B到Mini-A連接器,，完成與PDA 的數(shù)據(jù)傳輸,。PDA 同樣也是如此。
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??? USB OTG通過五腳接口和五線電纜傳輸數(shù)據(jù),。除了傳統(tǒng)的“VBUS”,、“D+”、“D-”,、“GND”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2為USB OTG主從角色的設(shè)定,。
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??? 主設(shè)備可提供低功率輸出，最小為8mA的電流到USB 電纜,，當(dāng)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。
1.2? USB OTG的通信協(xié)議
??? USB OTG 與USB 標(biāo)準(zhǔn)僅有最小的差別,，如主設(shè)備轉(zhuǎn)換協(xié)議HNP（Host Negotiation Protocol）,、會議請求協(xié)議SRP（Session Request Protocol）、維持USB 通信方式,，即USB主/從結(jié)構(gòu),、無對等方式等。主設(shè)備轉(zhuǎn)換協(xié)議（HNP）可以控制A-設(shè)備與B-設(shè)備連接中主機角色的轉(zhuǎn)換,，它通過A-設(shè)備產(chǎn)生使B-設(shè)備獲得總線控制的條件,，使 B-設(shè)備獲得總線控制的機會，實現(xiàn)二者之間的主從轉(zhuǎn)換,。會議請求協(xié)議(SRP)可在會議開始的一個時間段內(nèi),，VBUS 高于A-設(shè)備的通話門限值，A-設(shè)備被默認為主設(shè)備,。在會議過程中,，A-設(shè)備與 B-設(shè)備可通過主設(shè)備轉(zhuǎn)換協(xié)議，完成主從角色的轉(zhuǎn)換,。當(dāng)VBUS 跌落到小于 A-設(shè)備的通話門限值,，則通話結(jié)束，B-設(shè)備將總線控制權(quán)交還給A-設(shè)備,，B-設(shè)備再重新轉(zhuǎn)為從屬設(shè)備,，同時，A-設(shè)備也還原為主設(shè)備,。
??? 圖3為 OTG 雙角色設(shè)備驅(qū)動程序配置,。從圖3中可以看出，OTG 雙角色設(shè)備驅(qū)動程序由 USB 主設(shè)備軟件包" title="軟件包">軟件包和 USB 設(shè)備軟件包構(gòu)成,。OTG 驅(qū)動通過連接器中“ID”的不同連接,，或通過是否有主設(shè)備轉(zhuǎn)換協(xié)議確定雙角色設(shè)備工作方式的轉(zhuǎn)換,，確定使用USB 主設(shè)備軟件包還是USB 設(shè)備軟件包。
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??? 當(dāng)OTG雙角色設(shè)備以主機方式工作時,，USB主設(shè)備軟件包工作,。主控制驅(qū)動完成 USB主設(shè)備軟件包與雙角色USB OTG硬件間的數(shù)據(jù)交換，USB 總線驅(qū)動保存設(shè)備的信息,，目標(biāo)主設(shè)備類驅(qū)動支持目標(biāo)設(shè)備列表里的設(shè)備,。OTG提供通用的主設(shè)備類驅(qū)動程序。
??? 當(dāng)OTG雙角色設(shè)備以從機方式工作時,，USB設(shè)備軟件包工作,。設(shè)備控制驅(qū)動完成 USB設(shè)備軟件包與雙角色USB OTG硬件間的數(shù)據(jù)交換，USB協(xié)議層完成USB協(xié)議規(guī)范,，USB設(shè)備類驅(qū)動的功能取決于該雙角色OTG設(shè)備的功能,。
2 USB OTG 在移動領(lǐng)域中的應(yīng)用
??? USB OTG 實現(xiàn)了手機或 PDA與其它USB 外設(shè)的無障礙連接,。圖4和圖5分別為OTG 在手機和 PDA上的應(yīng)用,。在圖4中，作為主設(shè)備的手機,，與手機相連交換信息,；與數(shù)碼相機相連，通過E-mail 發(fā)送圖片,，也可上載圖片到互聯(lián)網(wǎng)頁,；與掃描儀相連，可獲得掃描的名片信息,；與MP3相連,，可交換或發(fā)送音樂；與便攜式硬盤相連交換文件,；與鍵盤相連,，可作為用戶接口。
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??? 在圖5中,，作為主設(shè)備的PDA,，與PDA、手機相連交換文件,；與數(shù)碼相機相連,，可上載圖片；與掃描儀相連,，可獲得圖片信息,；與MP3相連，可交換音樂文件,；與便攜式硬盤相連交換文件,；與打印機相連打印文件,；與鍵盤相連，可作為用戶接口,。
??? USB OTG標(biāo)準(zhǔn)的支持者很多,。Philips 是目前USB OTG 產(chǎn)品化進展最快的廠家之一，推出了USB OTG收發(fā)器——ISP1301,、USB OTG控制器——ISP1362 等產(chǎn)品,。ISP1362 是一種符合OTG 標(biāo)準(zhǔn)的USB2.0主機和外設(shè)控制器，可以作為USB主控及 USB 外設(shè)或同時擔(dān)任雙重角色,。
??? USB OTG的廣泛應(yīng)用還需各類外設(shè)將USB OTG 引入到開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)中,，并在驅(qū)動程序上進行改進，使其早日成為各類設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)接口,。USB OTG擴展了便攜式設(shè)備之間的連通性,，使其脫離PC，可以實現(xiàn)便攜式設(shè)備作為主機與現(xiàn)有USB外設(shè)的連接,，以及便攜式設(shè)備之間連接,，更加擴展了USB的應(yīng)用范圍。
參考文獻
1 USB-IF. USB On-The-Go Supplement to the USB2.0? Specification. 2001,12
2 Compaq,，HP,，Intel.? Universal Serial Bus Specification Revision 2.0.2000
3? Philips.? ISP1362 Datasheet.2003
4? HTTP://www.usb.org