OTG工作原理

本文详细介绍了USB OTG(On-The-Go)的工作原理,包括OTG设备如何通过MiniAB连接器识别角色(主机或从机)、对话请求协议SRP的作用以及如何节约电源,以及主机流通协议HNP如何实现设备间的角色切换。同时,文章讨论了OTG设备的驱动程序、数据流模型以及连接器和电缆的特性。通过对OTG设备类型的划分,如两用OTG设备和外设式OTG设备,读者可以更好地理解OTG技术在不同场景的应用。
1994年,Intel,Compaq等七家软硬件全球知名企业提出了USB 0.7版本
1998年,推出了USB 1.1版本(支持1.5Mb/s和12Mb/s两种速度)
1999年,推出了USB 2.0版本(最高480Mb/s)


但USB 1.1和USB 2.0都必须依赖于PC,因此2001年推出了OTG 1.0,2003年推出了OTG 1.0a
USB OTG的工作原理
   OTG补充规范对USB 2.0的最重要的扩展是其更具节能性的电源管理和允许设备以主机和外设两种形式工作。OTG有两种设备类型:两用OTG设备(Dualrole device)和外设式OTG设备(Peripheralonly OTG device) 。两用OTG设备完全符合USB 2.0规范,同时,他还要提供有限的主机能力和一个MiniAB插座、支持主机流通协议(Host Negotiatio n Protocol, HNP),并和外设式OTG设备一样支持事务请求协议(Session Request Protocol, SRP)。当作为主机工作时,两用OTG设备可在总线上提供8 mA的电流,而以往标准主机则需要提供100~500 mA的电流。
  2个两用OTG设备连接在一起时可交替以主机和从机的方式工作,这个特点兼容了现有USB规范主机/外设的结构模型。OTG主机负责初始化数据通信的任务,比如:总线复位、获取USB各种描述符和配置设备。这些配置完成后,2个OTG设备便可以分别以主机和从机方式传输信息,2个设备主从角色交换的过程由主机传输协议(HNP)定义。
下面从5个方面说明OTG的工作原理。
1、主机(Adevice)和从机(Bdevice)的初始功能

  设备的初始功能是通过定义连接器来实现的。OTG定义了一个叫做MiniAB的袖珍插孔,他能直接接入MiniA或者MiniB插口,MiniAB有一个ID引脚 上拉至电源端,MiniA插头有一个与地连接好的ID(R<10 Ω),Mini B插头有一个与地连接的开路ID引脚(R>100 kΩ)。当2个OTG设备连接到一起的时候,MiniA插头边的ID引脚会注入一个“0”状态,MiniB插头边的ID引脚为 “1”,ID为0的OTG设备默认为主机(Adevice),ID为1的OTG设备默认为从机(B device)。图1对上述内容进行了图解。只有支持USB OTG的设备(即可以做USB Host有可以做Slave的设备),USB_ID信号才有意义。 


2、对话请求协议SRP(Session Request Protocol)
  这个协议允许A device(可以是电池供电)在总线未使用时通过切断Vbus来节省电源消耗,也为B device启动总线活动提供了一种方法。任何一个A device, 包括PC或便携式电脑,都可以响应SRP;任何一个B device,包括一个标准USB外设, 都可以启动SRP;要求一个双重功能设备既能启动SRP,又能响应SRP。
        在以往的USB系统运行过程中,主机提供5V的电源和不低于100mA的总线电流。当OTG 主机(指以主机方式工作的两用OTG设备,又称A-device)连接到有线电源时这种方法是适用的,但像手机这样的自供电移动设备则不能承受如此大的电 能浪费。为了节约电源延长电池的使用寿命,当总线上没有活动时,OTG主机将挂起总线电源VBUS。SRP协议可使OTG从机(指外设式设备或者以外设方 式工作的两用设备,又称Bdevice,此处指后者)请求A-device重新

<think>好的,用户想了解OTG技术的介绍及应用。首先,我需要回顾一下OTG的基本概念。OTG是USB On-The-Go的缩写,主要用于让移动设备在没有主机的情况下直接连接其他外设。根据用户提供的引用内容,OTG实现需要硬件、驱动程序和操作系统的支持,这点很重要,得在回答中强调。 接下来,我应该解释OTG工作原理,特别是检测机制。引用中提到了OTG检测,可能涉及ID引脚的状态变化。这部分需要详细说明,比如设备如何通过检测ID引脚的电平来判断是作为主机还是从机。 然后是关于应用场景,用户提供的引用提到了设备角色的配置,大多数情况下设备只需作为单一角色,比如仅设备或仅主机,这样可以减少驱动开发的工作量。这里需要举例说明,比如手机连接U盘或打印机,以及文件传输等实际应用。 另外,需要注意OTG的优缺点。优点是便携性和即插即用,缺点可能是功耗和兼容性问题,这些需要提及。同时,用户可能想知道如何实现OTG功能,可以简要说明硬件和软件的要求,比如支持OTG的控制器和相应的驱动支持。 最后,生成相关问题时,要考虑用户可能进一步想了解的内容,比如技术细节、应用案例或与其他技术的对比。确保问题覆盖技术原理实现步骤、应用场景和优化方向,这样用户可以有更全面的了解。</think>### OTG技术介绍及应用 #### 一、技术原理 OTG(USB On-The-Go)是USB标准的扩展协议,允许移动设备(如手机、平板)直接连接其他USB设备(如U盘、键盘),无需通过PC作为中介[^1]。其核心机制包括: 1. **角色切换**:设备通过检测USB接口的ID引脚电平判断自身角色(主机或从机)。若ID引脚接地(如连接OTG转接线),设备充当主机;若悬空则作为从机。 2. **电源管理**:主机需为连接的设备提供5V/500mA的电源,但实际功率受硬件限制。 3. **协议支持**:需兼容USB 2.0及以上标准,并支持HNP(主机协商协议)和SRP(会话请求协议)。 #### 二、应用场景 1. **移动办公**:手机通过OTG连接U盘读取文件,或连接键盘/鼠标提升操作效率。 2. **外设扩展**:平板连接打印机直接输出文档,或连接MIDI设备进行音乐创作。 3. **数据传输**:双手机通过OTG线实现文件互传,无需依赖网络[^2]。 #### 三、实现条件 | 硬件要求 | 软件要求 | |------------------------|---------------------------| | USB接口支持OTG协议 | 操作系统内核集成OTG驱动 | | 专用OTG控制器芯片 | 应用程序适配外设交互逻辑 | | 电源管理模块满足负载需求| 文件系统支持外设读写权限 | #### 四、典型问题与优化 1. **兼容性问题**:部分外设需特定驱动程序,可通过定制内核模块解决。 2. **供电不足**:使用带外接电源的OTG集线器增强供电能力。 3. **简化开发**:配置设备为仅主机或仅从机模式,可减少协议栈复杂度。 ```c // OTG角色切换示例(Linux内核驱动片段) static void otg_set_role(struct usb_otg *otg, enum usb_otg_state role) { if (role == OTG_STATE_A_HOST) { writeb(OTG_CTRL_VBUS_DISCHRG, otg->regs + OTG_CTRL); } else { writeb(OTG_CTRL_SESSION_VALID, otg->regs + OTG_CTRL); } } ```
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