??? 摘?要： USB On-The-Go (OTG) 技術擴展了便攜式設備" title="便攜式設備">便攜式設備之間的連通性，USB OTG 允許便攜式設備作為有限的主機與現有的USB外設" title="外設">外設相連，USB OTG 也允許便攜式設備之間的互連，易于實現移動領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，并對其在移動領域中的應用作了簡要介紹。
??? 關鍵詞： USB? OTG? 移動? 應用
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??? USB是連接PC與外圍設備的首選接口。隨著高速USB集線器、數碼相機、掃描儀、視頻會議攝像機、大容量數字存儲設備等具有多媒體技術的新型設備的不斷涌現，2000年USB-IF發布了USB2.0規范。該規范可提供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的控制下實現與USB 外圍設備之間高速、低速的數據交換" title="數據交換">數據交換。作為PC的外圍設備，如果系統沒有PC，各設備間無法利用USB接口進行數據交換。目前MP3播放器、數碼相機、PDA、手機等眾多產品都具備USB接口，但它們也只能作為PC外設實現與PC的數據傳輸，而不能實現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) 的擴展標準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的基礎上，用便攜式設備作為有限的主機與現有的USB外設相連，以及便攜式設備之間的互連，實現它們之間實時、快速的音頻數據和視頻數據的傳輸。本文在分析USB OTG性能特點的基礎上，簡要介紹了USB OTG在移動領域中的應用及發展前景。
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，是免費公開的標準。而且Windows OS和許多RTOS都提供USB驅動程序，當今市場上已有許多USB設備，USB可以說是無處不在。在移動領域，手機或PDA等便攜式設備，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廠家，都已將USB 接口加到新產品上，但它們也只能作為PC外設實現與PC 的數據交換。
??? USB OTG擴展了便攜式設備之間的連通性，限定了主機(Host)功能，在傳統的USB外設上增加了主機的功能，適應點對點的連接。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 標準連接器Standard-A和Standard-B小很多，更適于便攜式設備。OTG也新增了Mini-A至Standard-B和Mini-A至Mini-B兩種連接電纜。
??? OTG設備目前有兩種：兩用OTG設備 (Dual-Role Device) 和外設式OTG設備 (Peripheral-Only Device)。外設式OTG設備是傳統的USB 外設，它只能使用Mini-B插槽，不能使用Mini-AB插槽。而兩用OTG設備既可作為主機，也可作為外設。作為主機的兩用OTG設備不需要支持所有的USB外設，但當它與PC 相連時，就只能作為外設使用。兩用OTG設備都有一個Mini-AB插槽，可依照主從設定，通過Mini-A或Mini-B連接器實現點對點的連接。為了易于區分兩用設備，通常Mini-A為白色，多為主控接口，插入Mini-A的設備為A-設備（A-Device）；Mini-B為黑色，多為從屬接口，插入Mini-B的設備為B-設備（B-Device）；Mini-AB為灰色，多為雙重角色接口。
??? 圖1為傳統的USB與USB OTG的連接對比。在左圖中，手機和PDA都作為外設式OTG設備，通過標準Standard-A和Mini-B連接器，實現與PC 的數據交換。在右圖中，手機和PDA作為兩用OTG設備，分別都有一個Mini-AB插槽。手機如作為兩用OTG設備，既可以作為A-設備，完成Host的功能，通過Mini-A到Mini-B連接器，實現手機到PDA點對點的實時通信和數據交換；也可以作為B-設備，如標準的USB 外設，通過Mini-B到Mini-A連接器，完成與PDA 的數據傳輸。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據。除了傳統的“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，所連設備被初始化為主；在Mini-B插頭中，ID 懸空，所連設備被初始化為從。在軟件控制下，主從角色也可以利用主設備轉換協議 (HNP) 進行互換。圖2為USB OTG主從角色的設定。
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??? 主設備可提供低功率輸出，最小為8mA的電流到USB 電纜，當不傳輸時可關掉VBUS。在VBUS關閉時，如從屬設備需要使用總線，則可請求主設備開啟VBUS，為VBUS重新供電。低功耗可支持USB設備在電池供電的情況下正常工作，延長電池壽命，節省能源。
1.2? USB OTG的通信協議
??? USB OTG 與USB 標準僅有最小的差別，如主設備轉換協議HNP（Host Negotiation Protocol）、會議請求協議SRP（Session Request Protocol）、維持USB 通信方式，即USB主/從結構、無對等方式等。主設備轉換協議（HNP）可以控制A-設備與B-設備連接中主機角色的轉換，它通過A-設備產生使B-設備獲得總線控制的條件，使 B-設備獲得總線控制的機會，實現二者之間的主從轉換。會議請求協議(SRP)可在會議開始的一個時間段內，VBUS 高于A-設備的通話門限值，A-設備被默認為主設備。在會議過程中，A-設備與 B-設備可通過主設備轉換協議，完成主從角色的轉換。當VBUS 跌落到小于 A-設備的通話門限值，則通話結束，B-設備將總線控制權交還給A-設備，B-設備再重新轉為從屬設備，同時，A-設備也還原為主設備。
??? 圖3為 OTG 雙角色設備驅動程序配置。從圖3中可以看出，OTG 雙角色設備驅動程序由 USB 主設備軟件包" title="軟件包">軟件包和 USB 設備軟件包構成。OTG 驅動通過連接器中“ID”的不同連接，或通過是否有主設備轉換協議確定雙角色設備工作方式的轉換，確定使用USB 主設備軟件包還是USB 設備軟件包。
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??? 當OTG雙角色設備以主機方式工作時，USB主設備軟件包工作。主控制驅動完成 USB主設備軟件包與雙角色USB OTG硬件間的數據交換，USB 總線驅動保存設備的信息，目標主設備類驅動支持目標設備列表里的設備。OTG提供通用的主設備類驅動程序。
??? 當OTG雙角色設備以從機方式工作時，USB設備軟件包工作。設備控制驅動完成 USB設備軟件包與雙角色USB OTG硬件間的數據交換，USB協議層完成USB協議規范，USB設備類驅動的功能取決于該雙角色OTG設備的功能。
2 USB OTG 在移動領域中的應用
??? USB OTG 實現了手機或 PDA與其它USB 外設的無障礙連接。圖4和圖5分別為OTG 在手機和 PDA上的應用。在圖4中，作為主設備的手機，與手機相連交換信息；與數碼相機相連，通過E-mail 發送圖片，也可上載圖片到互聯網頁；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，作為主設備的PDA，與PDA、手機相連交換文件；與數碼相機相連，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標準的支持者很多。Philips 是目前USB OTG 產品化進展最快的廠家之一，推出了USB OTG收發器——ISP1301、USB OTG控制器——ISP1362 等產品。ISP1362 是一種符合OTG 標準的USB2.0主機和外設控制器，可以作為USB主控及 USB 外設或同時擔任雙重角色。
??? USB OTG的廣泛應用還需各類外設將USB OTG 引入到開發標準中，并在驅動程序上進行改進，使其早日成為各類設備的標準接口。USB OTG擴展了便攜式設備之間的連通性，使其脫離PC，可以實現便攜式設備作為主機與現有USB外設的連接，以及便攜式設備之間連接，更加擴展了USB的應用范圍。
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