來源：電子技術(shù)應(yīng)用 作者：楊智君 田 地 余青松 郝新軼 丘春玲

    摘要：usb otg(on-the-go)是usb 2.0規(guī)范的補(bǔ)充,它使外設(shè)可以在無主機(jī)參與的情況下直接互連進(jìn)行通信工程.本文討論了usb otg補(bǔ)充規(guī)范的新增特性,包括otg事務(wù)請求協(xié)議srp和主機(jī)流通協(xié)議hnp、連接器和電纜、兩用otg設(shè)備和外設(shè)式otg設(shè)備、驅(qū)動程序以及數(shù)據(jù)流模型。

    關(guān)鍵詞：usb 2.0 otg 規(guī)范

    usb的廣泛應(yīng)用其正在成為外設(shè)與pc機(jī)及膝上型電腦連接的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)usb外設(shè)主要是便攜式設(shè)備,隨著其數(shù)量的不斷增多,設(shè)備之間無主機(jī)參與的直接通信成為亟待解決的問題。我們開發(fā)了基于usb總線(接口芯片為philips公司的pdiusbd12)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),取得了滿意的效果。但在開發(fā)usb1.1設(shè)備時遇到的設(shè)備互連直接通信的解決方案.usb 2.0 雖然在速度等方面有很大的改進(jìn),但同樣要依賴計算機(jī)主機(jī)進(jìn)行通信。

    2001年底,usb開發(fā)者論壇(usb implementers forum,usb if)發(fā)布了專門用于usb外設(shè)間“可移動互連”的usb2.0補(bǔ)充規(guī)范usb on-the-go,其目標(biāo)是使外設(shè)以主機(jī)的身份和另外特定的一組外設(shè)直接通信。本文中歸納usb 2.0補(bǔ)充規(guī)范otg的相關(guān)技術(shù),并主要討論其新增特性。

    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