USB On—The-Go在移动领域中的应用_接口电路论文
关键词：usb otc 移动 应用
usb是连接pc与外围设备的首选接口。随着高速usb集线器、数码相机、扫描仪、视频会议摄像机、大容量数字存储设备等具有多媒体技术的新型设备的不断涌现，2000年usb-if发布了usb2．0规范。该规范可提供480mbps的高速传输速率，高速usb2．0与全速usb1．1(传输速率12mbps)和低速usb1．o(传输速率1．5mbps)完全兼容。无论是usb1．1、usb1．0，还是usb2．0，它们都必须通过pc的usb主控制器，在pc的控制下实现与usb外围设备之间高速、低速的数据交换。作为pc的外围设备，如果系统没有pc，各设备间无法利用usb接口进行数据交换。目前mp3播放器、数码相机、pda、手机等众多产品都具备usb接口，但它们也只能作为pc外设实现与pc的数据传输，而不能实现它们之间点对点的通信。随着移动终端的普及，不使用pc，直接在移动终端间进行连接的需求越来越多，usb on-the-go (usb otg)的扩展标准正是为了满足这一需求而提出的。usb-if公布的最新版本usbotg就是建立在usb2．0的基础上，用便携式设备作为有限的主机与现有的usb外设相连，以及便携式设备之间的互连，实现它们之间实时、快速的音频数据和视频数据的传输。本文在分析usb otg性能特点的基础上，简要介绍了usb otg在移动领域中的应用及发展前景。
1 usb otg的性能特点
1．1 usb otg的硬件特点
usb操作简单，即插即用，是免费公开的标准。而且windows os和许多rtos都提供usb驱动程序，当今市场上已有许多usb设备，usb可以说是无处不在。在移动领域，手机或pda等便携式设备，也需要作为modem连接到pc上进行文件传输，目前许多移动终端生产厂家，都已将usb接口加到新产品上，但它们也只能作为pc外设实现与pc的数据交换。
usb otg扩展了便携式设备之间的连通性，限定了主机(host)功能，在传统的usb外设上增加了主机的功能，适应点对点的连接。在硬件方面，它也添加了更小的连接器和电缆，其中包括袖珍的a插头(mini-a)、袖珍的a插槽(mini-a)和袖珍的ab插槽(mini-ab)，这些连接器比通常的usb标准连接器standard-a和standard-b小很多，更适于便携式设备。otg也新增了mini-a至standard-b和mini-a至mini-b两种连接电缆。
otg设备目前有两种：两用otg设备 (dual-boledevice)和外设式otg设备(peripheral-only device)。外设式otg设备是传统的usb外设，它只能使用mini-b插槽，不能使用mini-ab插槽。而两用otg设备既可作为主机，也可作为外设。作为主机的两用otg设备不需要支持所有的usb外设，但当它与pc相连时，就只能作为外设使用。两用otg设备都有一个mini-ab插槽，可依照主从设定，通过mini-a或mini-b连接器实现点对点的连接。为了易于区分两用设备，通常mini-a为白色，多为主控接口，插入mini-a的设备为a-设备(a-device)；mini-b为黑色，多为从属接口，插入mini-b的设备为b-设备(b-device)；mini-ab为灰色，多为双重角色接口。
图1为传统的usb与usb otg的连接对比。在左图中，手机和pda都作为外设式otg设备，通过标准standard-a和mini-b连接器，实现与pc的数据交换。在右图中，手机和pda作为两用otg设备，分别都有一个mini-ab插槽。手机如作为两用otg设备，既可以作为a-设备，完成host的功能，通过mini-a到mini-b连接器，实现手机到pda点对点的实时通信和数据交换；也可以作为b-设备，如标准的usb外设，通过mini-b到mini-a连接器，完成与pda的数据传输。pda同样也是如此。
usb otg通过五脚接口和五线电缆传输数据。除了传统的“vbus”、“d+”、“d-”、“gnd”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2为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。
1．2 usb otg的通信协议
usb otg与usb标准仅有最小的差别，如主设备转换协议hnp(host negotiation protoc01)、会议请求协议srp(session request protocol)、维持usb通信方式，即usb主／从结构、无对等方式等。主设备转换协议(hnp)可以控制a-设备与b—设备连接中主机角色的转换，它通过a—设备产生使b—设备获得总线控制的条件，使b—设备获得总线控制的机会，实现二者之间的主从转换。会议请求协议(srp)可在会议开始的一个时间段内，vbus高于a—设备的通话门限值，a-设备被默认为主设备。在会议过程中，a-设备与b—设备可通过主设备转换协议，完成主从角色的转换。当vbus跌落到小于a-设备的通话门限值，则通话结束，b—设备将总线控制权交还给a—设备，b—设备再重新转为从属设备，同时，a-设备也还原为主设备。
图3为otg双角色设备驱动程序配置。从图3中可以看出，otg双角色设备驱动程序由usb主设备软件包和usb设备软件包构成。otg驱动通过连接器中“id”的不同连接，或通过是否有主设备转换协议确定双角色设备工作方式的转换，确定使用usb主设备软件包还是usb设备软件包。
当otg双角色设备以主机方式工作时，usb主设备软件包工作。主控制驱动完成usb主设备软件包与双角色usb otg硬件间的数据交换，usb总线驱动保存设备的，目标主设备类驱动支持目标设备列表里的设备。otg提供通用的主设备类驱动程序。
当otg双角色设备以从机方式工作时，usb设备软件包工作。设备控制驱动完成usb设备软件包与双角色usb otg硬件间的数据交换，usb协议层完成usb协议规范，usb设备类驱动的功能取决于该双角色otg设备的功能。
2 usb otg在移动领域中的应用
usb otg实现了手机或pda与其它usb外设的无障碍连接。图4和图5分别为otg在手机和pda上的应用。在图4中，作为主设备的手机，与手机相连交换信息；与数码相机相连，通过e-mail发送图片，也可上载图片到互联网页；与扫描仪相连，可获得扫描的名片；与mp3相连，可交换或发送；与便携式硬盘相连交换文件；与键盘相连，可作为用户接口。
在图5中，作为主设备的pda，与pda、手机相连交换文件；与数码相机相连，可上载图片；与扫描仪相连，可获得图片；与mp3相连，可交换文件；与便携式硬盘相连交换文件；与打印机相连打印文件；与键盘相连，可作为用户接口。
usb otg标准的支持者很多。philips是目前usbotg产品化进展最快的厂家之一，推出了usb otg收发器——isp1301、usb otg控制器——isp1362等产品。
isp1362是一种符合otg标准的usb2．0主机和外设控制器，可以作为usb主控及usb外设或同时担任双重角色。
usb otg的广泛应用还需各类外设将usb otg引人到开发标准中，并在驱动程序上进行改进，使其早日成为各类设备的标准接口。usb otg扩展了便携式设备之间的连通性，使其脱离pc，可以实现便携式设备作为主机与现有usb外设的连接，以及便携式设备之间连接，更加扩展了usb的应用范围。