目錄

OTG是什么

一、OTG的歷史

二、OTG的原理

1.設(shè)計原理

2.相關(guān)原理

三、OTG的功能

四、如何使用OTG功能？

三、OTG工作原理?

1 新的協(xié)議?

1.1 事務(wù)請求協(xié)議SRP?

1.2 主機(jī)流通協(xié)議HNP?

2 連接器和電纜?

2.1 連接器?

2.2 電纜?

3 USB On-The-Go設(shè)備類型?

3.1 兩用OTG設(shè)備（dual-role device）?

3.2 外設(shè)式OTG設(shè)備（Peripheral-only OTG device）?

4 驅(qū)動程序?

5 數(shù)據(jù)流模型?

---

?

OTG是什么

OTG全稱為On-The-Go，是一種已經(jīng)較為成熟的技術(shù)，主要應(yīng)用于不同的設(shè)備或移動設(shè)備間的連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。通過OTG技術(shù)，可以給智能終端擴(kuò)展USB接口配件以豐富智能終端的功能，比如擴(kuò)展遙控器配件，把手機(jī)、平板變成萬能遙控器使用等。

一、OTG的歷史

由于USB技術(shù)的發(fā)展，使得PC與周邊設(shè)備可以通過簡單、低成本的方式將各種設(shè)備串聯(lián)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，但是這種方便與簡單只限于PC端，一旦離開了PC端就無法進(jìn)行，這使得很多人的需求無法的到滿足，特別是12年開始興起的智能機(jī)時代。于是各廠商將USB標(biāo)準(zhǔn)化組織在2001年12月18日公布的OTG技術(shù)合入，使得其可以隨時的連接各種設(shè)備，進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換與傳輸。

到今天，OTG功能已經(jīng)時智能手機(jī)的標(biāo)配了，無論是大廠商還是各個小廠。但是部分的手機(jī)不可以直接使用，需要在設(shè)備中開啟此功能。

二、OTG的原理

1.設(shè)計原理

隨著PAD（平板電腦）、移動電話、數(shù)碼相機(jī)、打印機(jī)等消費類產(chǎn)品的普及，用于這些設(shè)備與電腦，或設(shè)備與設(shè)備之間的高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)越來越受到人們的關(guān)注， IEEE1394和USB是用于此類傳輸?shù)膬蓚€主要標(biāo)準(zhǔn)。

這兩個標(biāo)準(zhǔn)都提供即插即用和熱插拔功能，都可以向外提供電源，也都支持多個設(shè)備的連接。其中 IEEE1394支持較高的數(shù)據(jù)傳輸速度，但相對比較復(fù)雜、價格較高，主要用于需要高速通信的AV產(chǎn)品；而最初的USB標(biāo)準(zhǔn)主要面向低速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用，其中USB1.1支持1.5Mbps和12Mbps的傳輸速率，被廣泛用于傳輸速率要求不高的PC機(jī)外設(shè)，如：鍵盤、鼠標(biāo)等。USB2.0標(biāo)準(zhǔn)的推出使 USB的傳輸速度達(dá)到480Mbps。而USB OTG技術(shù)的推出則可實現(xiàn)沒有主機(jī)時設(shè)備與設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。例如：數(shù)碼相機(jī)可以直接與打印機(jī)連接并打印照片，從而拓展了USB技術(shù)的應(yīng)用范圍。

2.相關(guān)原理

大家都知道自從1996年USB傳輸協(xié)議的誕生，并以其優(yōu)勢很快的風(fēng)靡了所有計算機(jī)外設(shè)以及數(shù)碼設(shè)備，大家都知道USB設(shè)備分為HOST（主設(shè)備）和SLAVE（從設(shè)備），只有當(dāng)一臺HOST與一臺SLAVE連接時才能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，OTG設(shè)備就是我們的“EX”既能充當(dāng)HOST，亦能充當(dāng)SLAVE。

Mini 5PIN OTG：常見安卓平板OTG接口

Micro USB3.0 OTG：2016年以前的安卓手機(jī)OTG接口

Type C OTG：在2016年以后的安卓手機(jī)OTG接口

Lightning OTG：蘋果手機(jī)專用OTG

三、OTG的功能

為其他的手機(jī)或平板供電，操作簡單，只需要使用OTG線與數(shù)據(jù)線即可完場。

擴(kuò)展設(shè)備內(nèi)存，當(dāng)設(shè)備使用OTG連接U盤時，可以將圖片、視頻、文檔保存至U盤中，節(jié)省手機(jī)內(nèi)存。

互傳文件，通過OTG線，將手機(jī)與U盤、移動設(shè)備等USB儲存設(shè)備相連接，即可在手機(jī)和USB儲存設(shè)備間互傳文件。

外接輔助設(shè)備，比如可以外接游戲手柄、鼠標(biāo)、鍵盤等，同時也可以使用網(wǎng)線轉(zhuǎn)接頭直連網(wǎng)線上網(wǎng)。

四、如何使用OTG功能？

使用OTG功能非常的簡單，只需要一部手機(jī)、OTG線、需要外接的設(shè)備（以U盤為例），使用OTG線的type-c接口插入手機(jī)，OTG端口插入U盤，即可使用了。

三、OTG工作原理?

1 新的協(xié)議?

????????OTG補(bǔ)充規(guī)范對USB2.0的最重要的擴(kuò)展是其更具節(jié)能性的電源管理和允許設(shè)備以主機(jī)和外設(shè)兩種形式工作。OTG有兩種設(shè)備類型:兩用OTG設(shè)備(Dual-role device)和外設(shè)式OTG設(shè)備(Perip-heral-only OTG device) 。兩用OTG設(shè)備完全符合USB2.0規(guī)范,同時它還要提供有限的主機(jī)能力考核成績和一個MiniAB插座、支持主機(jī)流通協(xié)議(Host Negotiation Protocol,HNP),并和外設(shè)式OTG設(shè)備一樣支持事務(wù)請求協(xié)議(Session Request Protocol,SRP).當(dāng)作為主機(jī)工作時,兩用OTG設(shè)備可在總線上提供8mA的電流,而以往標(biāo)準(zhǔn)主機(jī)則需要提供100～500mA的電流。?
　　兩個兩用OTG設(shè)備連接在一起時可交替以主機(jī)和從機(jī)的方式工作,這個特點兼容了現(xiàn)有USB 規(guī)范主機(jī)/外設(shè)的結(jié)構(gòu)模型。OTG主機(jī)同樣負(fù)責(zé)補(bǔ)始化數(shù)據(jù)通信的任務(wù),比如:總線復(fù)位、獲取USB各種描述符和配置設(shè)備。這些配置完成后,兩個OTG設(shè)備便可以分別以主機(jī)和從機(jī)方式傳輸信息,兩個設(shè)備主從角色交換的過程由主機(jī)傳輸協(xié)議(HNP)定義。以下以兩用OTG設(shè)備為例討論SRP和HNP。

1.1 事務(wù)請求協(xié)議SRP?

????????在以往的USB系統(tǒng)運行過程中,主機(jī)提供5V的電源和不低于100mA的總線電流。當(dāng)OTG主機(jī)(指以主機(jī)方式工作的兩用OTG設(shè)備,又稱A-device)連接到有線電源時這種方法是適用的,但像手機(jī)這樣的自供電移動設(shè)備則不能承受如此大的電能浪費。為了節(jié)約電源延長電池的使用壽命,當(dāng)總線上沒有活動時,OTG主機(jī)將掛起總線電源VBUS。 SRP協(xié)議可使OTG從機(jī)(指外設(shè)式設(shè)備或者以外設(shè)方式工作的兩用設(shè)備,又稱B-device,此處指后者)請求A-device重新使能VBUS,而后 A-device使用HNP協(xié)議交換兩個設(shè)備的工作方式,這兩步完成后由新的OTG主機(jī)開始事務(wù)傳輸。B-device可在前一事務(wù)結(jié)束2ms后的任意時間開始SRP,SRP的時序波形見圖形1。?

???　　B-device將先后執(zhí)行數(shù)據(jù)線脈沖調(diào)制(data-line pul-sing)和VBUS脈沖調(diào)制(VBUS pulsing) 。它通過使能數(shù)據(jù)線上拉電阻(全速和高速設(shè)備為D+,低速設(shè)備為D-)5～10ms實現(xiàn)前者,后者通過驅(qū)動VBUS實現(xiàn)。VBUS必須要有足夠長的時間對其電容充電,這個時間應(yīng)能保證不大于13μF的電容充電至2.1V(OTG設(shè)備的電容是6.5μF或更小),從而不會對標(biāo)準(zhǔn)主機(jī)的96μF或更高的電容充電至2.0V。該限制保證了從B-device引來的VBUS電流不會破壞標(biāo)準(zhǔn)主機(jī)的端口。?
　　A-device檢測到數(shù)據(jù)線脈沖調(diào)制或者VBUS脈沖調(diào)制后,首先復(fù)位總線,然后發(fā)送 Set_feature命令而先不進(jìn)行設(shè)備的枚舉,此時B-device尚處在默認(rèn)的從機(jī)狀態(tài)。如果Set_feature命令成功執(zhí)行,說明B- device為兩用OTG設(shè)備,A-device(使用HNP協(xié)議)掛起VBUS準(zhǔn)備讓B-device交換為主機(jī)方式接管總線。如果 Set_feature命令執(zhí)行失敗，說明B-device為外設(shè)式OTG設(shè)備，于是A-device使能VBUS準(zhǔn)備開始一個傳輸事務(wù)（此時，A- device只是被喚醒，并未改變工作方式）。當(dāng)A-device認(rèn)為總線上沒有傳輸需要時，掛起VBUS以結(jié)束該事務(wù)。這種A-device自動檢測B -device是否支持HNP協(xié)議的特征稱為"No Silent Failure"。

1.2 主機(jī)流通協(xié)議HNP?

????????當(dāng)兩用設(shè)備連接了一個Mini-A插頭或者M(jìn)ini-B插頭時，它相應(yīng)的便以O(shè)TG主機(jī)或者OTG外設(shè)的默認(rèn)方式工作。A-device為默認(rèn)主機(jī)，所以由它提供VBUS電源，且在檢測到有設(shè)備接入時復(fù)位總線、八舉并配置B-device。?
　　A-device在完成對B-device的使用后，可以通過查詢B-device的 OTG性能描述符來判斷是否支持HNP協(xié)議（即是否為兩用OTG設(shè)備）。如支持HNP，B-device將返回有效的OTG性能描述符，A-device 則產(chǎn)生一個Set_feature命令（即HNP_Enable）來通知B-device可以在總線掛起的時候以主機(jī)方式工作，隨后A-device掛起總線。HNP的時序波形見圖2。?

　　B-device通過上拉電阻（全速時）或者下拉電阻（高速時）拉低D+以示連接斷開。隨后，作為對B-device斷開的響應(yīng)，A-device使能它的數(shù)據(jù)線并開始以從機(jī)方式工作。完成這些轉(zhuǎn)換后，B-device和A-device便各自以主機(jī)角色和外設(shè)角色使用總線。如果該B-device屬于兩用OTG設(shè)備且A-device不再使用它了，A-device便重發(fā)Set_feature命令并掛起總線。若B-device申請角色轉(zhuǎn)換時出錯，A -device則拉低VBUS以結(jié)束該事務(wù)。當(dāng)B-device正常結(jié)束傳輸事務(wù)時便掛起VBUS使能其上拉電阻，重新以從機(jī)方式運行。A-device 檢測到總線掛起后，發(fā)出一個連接斷開信號并重新以主機(jī)方式工作。

2 連接器和電纜?

2.1 連接器?

????????USB IF在OTG中定義了更小的連接器，可以同時用于主機(jī)式和外設(shè)式的設(shè)備、具有更低的電源需求、擴(kuò)展的電源保護(hù)模式和利于上層軟件開發(fā)的簡潔設(shè)計。?
　　OTG和現(xiàn)有的USB2.0規(guī)范完全兼容，一個主要的機(jī)械上改進(jìn)是它的新式連接器。USB 2.0定義了三種連接器對（插頭和插座）：Standard-A、Standard-B和Mini-B。Mini-B連接器是專為較小的外設(shè)（如移動電話等）開發(fā)的。OTG規(guī)范增加了第四種插頭：Mini-A，兩種插座：Mini-A和Mini-AB。這些連接器比最初的USB連接器要小許多（如： Mini-A插頭截面積只有Standard-A插頭的38%），更適合于便攜式設(shè)備。?
　　Mini-AB插座用于兩用設(shè)備。Mini-A新增的ID腳（以前的USB插頭不含此腳）在連接Mini-AB時接地短路，而Mini-B則使該腳斷開，這樣兩用設(shè)備便可識別連接設(shè)備的類型以決定設(shè)備的默認(rèn)角色。?
　　Mini-A和Mini-B插頭是嚴(yán)格配對適用的，如：不能將Mini-A插頭和Mini-B插座配合使用。但是，Mini-AB插座適合于以上兩種插頭。在外形上，Mini-A更新近于橢圓形，而Mini-B更接近于正方形。另外，他們的插頭和插座內(nèi)部的塑料都有顏色：Mini-A為白色，Mini-B為黑色，Mini-AB為灰色。

2.2 電纜?

????????USB 2.0規(guī)范定義了兩種電纜：Standard-A至Standard-B和Standard-A至Mini-B。OTG新增了兩種電纜：Mini-A至 Standard-B和Mini-A至Mini-B。Mini-A-to-Mini-B電纜的延遲被減少到可以在“A端”使用適配器，如：用 Standard-A插頭連接OTG兩用設(shè)備需要一個Standard-A插座至Mini-A插頭的適配器，而且Mini-A插頭連接Standard- A插座時需要一個Mini-A插座至Standard-A插頭的適配器。

3 USB On-The-Go設(shè)備類型?

????????OTG有兩種設(shè)備：兩用OTG設(shè)備和外設(shè)式OTG設(shè)備。兩用OTG設(shè)備可以作為USB外設(shè)或者USB OTG主機(jī)，并且可為總線提供8mA電流。而外設(shè)式OTG設(shè)備不具備主機(jī)性能，它必須在向兩用設(shè)備（主機(jī)）的請求獲準(zhǔn)后才能通信。兩用OTG設(shè)備必須能以全速方式運行，而高速運行的方式是可選的。外設(shè)型OTG設(shè)備可以設(shè)計在高速、全速和低速中的任意一種方式下工作。

3.1 兩用OTG設(shè)備（dual-role device）?

????????兩用OTG設(shè)備都有一個Mini-AB插槽，所以一個Mini-A至Mini-B電纜可以直接將兩個兩用OTG設(shè)備連接在一起，而此時用戶不會覺察到兩個設(shè)備的不同，也不知道它們的默認(rèn)主從配置。?
　　A-device（主機(jī)）必須在事務(wù)傳輸過程中提供總線電源，這是A-device和B-device的主要不同，同時也說明了兩個設(shè)備的連接的非對等關(guān)系。A-device負(fù)責(zé)為總線供電因此它控制通信發(fā)生的時機(jī)，B-device只有通過SRP協(xié)議向“主機(jī)”請求傳輸。?
　　設(shè)計一個兩用設(shè)備是比較困難的，因為它要具備：有限的主機(jī)能力、可作為一個全速的外設(shè)（可選的高速方式）、OTG目標(biāo)設(shè)備的列表、目標(biāo)設(shè)備的驅(qū)動程序、支持SRP、支持HNP、一個Mini-AB插座、VBUS上不小于8mA的電流輸出、與用戶通信的方式。

3.2 外設(shè)式OTG設(shè)備（Peripheral-only OTG device）?

????????外設(shè)式OTG設(shè)備是普通的USB外設(shè)。它有一個OTG功能描述符說明其支持事務(wù)請求協(xié)議SRP而且它不是兩用OTG設(shè)備。此外，外設(shè)式OTG設(shè)備只能配置Mini-B型插座或者必須有一個帶Mini-A插頭的附屬電纜，而不能使用Mini-AB型插座。?
　　SRP是B-device（此處指外設(shè)式設(shè)備）向A-device請求傳輸事務(wù)時必須使用的協(xié)議。它由前面提到的數(shù)據(jù)線脈沖調(diào)制和VBUS脈沖調(diào)制（B-device產(chǎn)生）兩種方法構(gòu)成。A-device必須能檢測這兩種方法之一的信號，并開始一個相應(yīng)的傳輸事務(wù)。除了固件（firmware）略有增加外，B-device同時可產(chǎn)生兩種信號的成本并沒有增加成本，而且還使實現(xiàn)A- device更加簡單（只需根據(jù)實際情況提供其中一種方式的檢測）。?
　　一個OTG設(shè)備不必實現(xiàn)OTG的所有性能。例如，一個外設(shè)式OTG設(shè)備可能只需支持SRP和一個小于等于8mA的默認(rèn)電流消耗配置。其實，添加對SRP支持也較簡單：在VBUS上接一個驅(qū)動電阻并增加一些簡單的邏輯，從而產(chǎn)生VBUS脈沖調(diào)制信號。?
　　另外，無論是兩用OTG設(shè)備還是外設(shè)式OTG設(shè)備，都可以和通用的許機(jī)相連，只不過兩用OTG設(shè)備具有一定的主機(jī)能力（可以驅(qū)動特定的一組OTG設(shè)備工作）。

4 驅(qū)動程序?

????????與PC主機(jī)不同，便攜式設(shè)備沒有便捷的方式和足夠的空間裝載新的驅(qū)動程序。因此，OTG規(guī)范要求每個兩用OTG設(shè)備有一個支持的外設(shè)式OTG目標(biāo)設(shè)備的列表，列表中包括設(shè)備的類型和制造商等信息。USB IF正計劃定義“OTG Type”規(guī)范。對于符合此規(guī)范的設(shè)備，OTG主機(jī)只需提供一個驅(qū)動程序即可，這將使OTG主機(jī)無需為每個設(shè)備提供單獨的驅(qū)動程序，從而支持盡量多的OTG外設(shè)。?
　　與PC機(jī)不同，OTG兩用設(shè)備的驅(qū)動程序棧由USB主機(jī)棧和USB設(shè)備棧構(gòu)成以滿足兩種工作方式的需要，見圖3。OTG驅(qū)動程序通過連接器的不同或者不否有NHP交換設(shè)備的工作方式來決定使用USB主機(jī)棧還是USB設(shè)備棧。?
　　當(dāng)OTG兩用設(shè)備以主機(jī)方式工作時，USB主機(jī)棧工作。其中的主機(jī)控制器驅(qū)程序負(fù)責(zé)USB 主機(jī)棧與硬件端點的數(shù)據(jù)交換，USB驅(qū)動程序枚舉并保存設(shè)備的信息，目標(biāo)外設(shè)主機(jī)類驅(qū)動程序支持目標(biāo)設(shè)備列表里的設(shè)備。主機(jī)類驅(qū)動程序由芯片制造商提供，同時，OTG提供通用的主機(jī)類驅(qū)動程序（可以修改以用于非通用設(shè)備）。?
　　當(dāng)OTG兩用設(shè)備以從機(jī)方式工作時，USB設(shè)備棧工作。其中的設(shè)備控制器驅(qū)動程序負(fù)責(zé)USB設(shè)備棧與硬件端點的數(shù)據(jù)交換，USB協(xié)議層負(fù)責(zé)處理USB協(xié)議規(guī)范，設(shè)備類驅(qū)動程序的功能取決于該兩用設(shè)備的功能（如數(shù)碼照相機(jī)、存儲設(shè)備、打印機(jī)等）。?
　　OTG驅(qū)動程序負(fù)責(zé)處理兩用OTG設(shè)備的工作方式轉(zhuǎn)換，同時，它還可以返回其結(jié)果（如設(shè)備是否支持HNP）并處理總線錯誤。應(yīng)用層程序通過OTG驅(qū)動程序開始或者結(jié)束一個傳輸事務(wù)，通過USB主機(jī)棧或設(shè)備棧與硬件層交換數(shù)據(jù)。OTG兩用設(shè)備的驅(qū)動程序棧配置見圖3。?

5 數(shù)據(jù)流模型?

OTG主機(jī)和設(shè)備被劃分為功能層、USB設(shè)備層和USB接口層三個不同層次，見圖4。?

　　USB接口層為OTG主機(jī)和OTG設(shè)備提供物理連接，USB系統(tǒng)軟件使用主機(jī)控制器來管理主機(jī)與USB設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸。USB系統(tǒng)軟件相對于主機(jī)控制器而言，處理的是以客戶角度觀察的數(shù)據(jù)傳輸及客戶與設(shè)備的交互。USB設(shè)備層為USB主機(jī)系統(tǒng)軟件提供一個可用的邏輯設(shè)備。主機(jī)通過與之功能匹配的客戶軟件實現(xiàn)其各種功能。?
　　OTG設(shè)備與以往的USB設(shè)備一樣的兩種通道：數(shù)據(jù)流通道和消息通道。數(shù)據(jù)流通道沒有定義好的結(jié)果，而消息通道則有固定的結(jié)構(gòu)。但是，每個通道都有一定的帶寬、傳輸類型、傳輸方向和緩沖區(qū)大小。自供電設(shè)備配置一個默認(rèn)的控制通道，由它提供該設(shè)備的配置和狀態(tài)等信息。?
　　USB OTG規(guī)范是USB2.0規(guī)范的補(bǔ)充而不是替代品。PC主機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)并沒有被取代，因為新的OTG僅適用于需要具有主機(jī)功能和更小體積的便攜式設(shè)備。OTG在這些外設(shè)間引入了點對點的(point-to-point)通信方式，這使得便攜式儀器的發(fā)展有了更加廣闊的空間。USB OTG已受到Cypress等芯片供應(yīng)商、軟件開發(fā)商和設(shè)備制造商的廣泛支持，OTG不久將會成為新一代的“移動計算”解決方案。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的小知识·OTG工作原理的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。