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USB On—The-Go在移动领域中的应用

作者:时间:2013-11-08来源:网络收藏

是连接PC与外围设备的首选接口。随着高速集线器、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-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,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。


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