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USBOTG与MIDI：实现设备间音乐交互的技术探索

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本文介绍了USBOTG技术如何打破传统USB系统中的单向数据传输，以及MIDI接口在电子乐器间的通用性。通过USBtoHOST转MIDI接口，实现了类似游戏般的音符瀑布流效果，音乐演奏时支持实时同步。

概念简介

USB OTG or Host?

USB（Universal Serial Bus）是一种通用的串行总线标准，用于连接各种设备，如计算机、外部存储器、打印机等。它由Host端控制整个总线的数据传输，单个USB总线上只能有一个Host。

在USB设备中，设备分为HOST（主设备）和SLAVE（从设备），只有当一台HOST与一台SLAVE连接时，才能实现数据的传输。这表明在USB系统中，数据传输的方向是由HOST控制的，从设备不能主动发起数据传输。

OTG（On The Go）是USB2.0引入的一种模式，它提出了一个新的概念，即主机协商协议（Host Negotiation Protocol）。这个协议允许两个设备之间商量谁去当Host，从而实现在没有主机的情况下，设备之间的直接通信和数据传输。

MIDI

八十年代初，各生产厂家都按照自己的规格生产电子乐器，当同时使用几家公司的设备构成一个电脑音乐系统的时候，出现了不兼容问题。
1982年，国际乐器制造者协会的十几家厂商（其中主要是美国和日本的厂商）会聚一堂，会议通过了美国Sequential Circuits公司的大卫.史密斯提出的“通用合成器接口”的方案，并改名为“音乐设备数字接口”，即“Musical Instrument Digital Interface”缩写为“MIDI”，公布于世。
1983年，MIDI协议 1.0版正式制定出来。此后，所有的商业用电子乐器的背后都出现了几个五孔的MIDI插座，乐器之间不再存在“语言障碍”，它们同装上MIDI接口的电脑一起。作用就是使电子乐器与电子乐器，电子乐器与电脑之间通过一种通用的通讯协议即MIDI协议进行通讯。MIDI的出现解决了各个不同厂商之间的数字音乐乐器的兼容问题。

乐器数字接口（Musical Instrument Digital Interface，简称MIDI）是一个计算机科学技术名词，是20世纪80年代初为解决电声乐器之间的通信问题而提出的。MIDI是编曲界最广泛的音乐标准格式，可称为“计算机能理解的乐谱”。它用音符的数字控制信号来记录音乐。一首完整的MIDI音乐只有几十KB大，而能包含数十条音乐轨道。几乎所有的现代音乐都是用MIDI加上音色库来制作合成的。MIDI传输的不是声音信号，而是音符、控制参数等指令, 它指示MIDI设备要做什么，怎么做，如演奏哪个音符、多大音量等。它们被统一表示成MIDI消息（MIDI Message) 。传输时采用异步串行通信, 标准通信波特率为31.25×（1±0.01） KBaud。