摘要：USB On—The-Go(OTG)技術(shù)擴展了便攜式設備之間的連通性，USB OTC允許便攜式設備作為有限的主機與現(xiàn)有的USB外設相連，USB OTG也允許便攜式設備之間的互連，易于實現(xiàn)移動領域中點對點的實時通信。本文對比USB特性，介紹了USB On-The—Go的主要性能特點，并對其在移動領域中的應用作了簡要介紹。

USB是連接PC與外圍設備的首選接口。隨著高速USB集線器、數(shù)碼相機、掃描儀、視頻會議攝像機、大容量數(shù)字存儲設備等具有多媒體技術(shù)的新型設備的不斷涌現(xiàn)，2000年USB-IF發(fā)布了USB2．0規(guī)范。該規(guī)范可提供480Mbps的高速傳輸速率，高速USB2．0與全速USB1．1(傳輸速率12Mbps)和低速USB1．O(傳輸速率1．5Mbps)完全兼容。無論是USB1．1、USB1．0，還是USB2．0，它們都必須通過PC的USB主控制器，在PC的控制下實現(xiàn)與USB外圍設備之間高速、低速的數(shù)據(jù)交換。作為PC的外圍設備，如果系統(tǒng)沒有PC，各設備間無法利用USB接口進行數(shù)據(jù)交換。目前MP3播放器、數(shù)碼相機、PDA、手機等眾多產(chǎn)品都具備USB接口，但它們也只能作為PC外設實現(xiàn)與PC的數(shù)據(jù)傳輸，而不能實現(xiàn)它們之間點對點的通信。隨著移動終端的普及，不使用PC，直接在移動終端間進行連接的需求越來越多，USB On-The-Go (USB OTG)的擴展標準正是為了滿足這一需求而提出的。USB-IF公布的最新版本USBOTG就是建立在USB2．0的基礎上，用便攜式設備作為有限的主機與現(xiàn)有的USB外設相連，以及便攜式設備之間的互連，實現(xiàn)它們之間實時、快速的音頻數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)的傳輸。本文在分析USB OTG性能特點的基礎上，簡要介紹了USB OTG在移動領域中的應用及發(fā)展前景。

1 USB OTG的性能特點

1．1 USB OTG的硬件特點

USB操作簡單，即插即用，是免費公開的標準。而且Windows OS和許多RTOS都提供USB驅(qū)動程序，當今市場上已有許多USB設備，USB可以說是無處不在。在移動領域，手機或PDA等便攜式設備，也需要作為Modem連接到PC上進行文件傳輸，目前許多移動終端生產(chǎn)廠家，都已將USB接口加到新產(chǎn)品上，但它們也只能作為PC外設實現(xiàn)與PC的數(shù)據(jù)交換。

USB OTG擴展了便攜式設備之間的連通性，限定了主機(Host)功能，在傳統(tǒng)的USB外設上增加了主機的功能，適應點對點的連接。在硬件方面，它也添加了更小的連接器和電纜，其中包括袖珍的A插頭(Mini-A)、袖珍的A插槽(Mini-A)和袖珍的AB插槽(Mini-AB)，這些連接器比通常的USB標準連接器Standard-A和Standard-B小很多，更適于便攜式設備。OTG也新增了Mini-A至Standard-B和Mini-A至Mini-B兩種連接電纜。

OTG設備目前有兩種：兩用OTG設備 (Dual-BoleDevice)和外設式OTG設備(Peripheral-Only Device)。外設式OTG設備是傳統(tǒng)的USB外設，它只能使用Mini-B插槽，不能使用Mini-AB插槽。而兩用OTG設備既可作為主機，也可作為外設。作為主機的兩用OTG設備不需要支持所有的USB外設，但當它與PC相連時，就只能作為外設使用。兩用OTG設備都有一個Mini-AB插槽，可依照主從設定，通過Mini-A或Mini-B連接器實現(xiàn)點對點的連接。為了易于區(qū)分兩用設備，通常Mini-A為白色，多為主控接口，插入Mini-A的設備為A-設備(A-Device)；Mini-B為黑色，多為從屬接口，插入Mini-B的設備為B-設備(B-Device)；Mini-AB為灰色，多為雙重角色接口。

    圖1為傳統(tǒng)的USB與USB OTG的連接對比。在左圖中，手機和PDA都作為外設式OTG設備，通過標準Standard-A和Mini-B連接器，實現(xiàn)與PC的數(shù)據(jù)交換。在右圖中，手機和PDA作為兩用OTG設備，分別都有一個Mini-AB插槽。手機如作為兩用OTG設備，既可以作為A-設備，完成Host的功能，通過Mini-A到Mini-B連接器，實現(xiàn)手機到PDA點對點的實時通信和數(shù)據(jù)交換；也可以作為B-設備，如標準的USB外設，通過Mini-B到Mini-A連接器，完成與PDA的數(shù)據(jù)傳輸。PDA同樣也是如此。

USB OTG通過五腳接口和五線電纜傳輸數(shù)據(jù)。除了傳統(tǒng)的“VBUS”、“D+”、“D-”、“GND”四個針腳外，第五個針腳為“ID”腳，ID腳決定了初始化的主從角色：在Mini-A插頭中，ID短路接地，所連設備被初始化為主；在Mini-B插頭中，ID懸空，所連設備被初始化為從。在軟件控制下，主從角色也可以利用主設備轉(zhuǎn)換協(xié)議 (HNP)進行互換。圖2為USB OTG主從角色的設定。

主設備可提供低功率輸出，最小為8mA的電流到USB電纜，當不傳輸時可關(guān)掉VBUS。在VBUS關(guān)閉時，如從屬設備需要使用總線，則可請求主設備開啟VBUS，為VBUS重新供電。低功耗可支持USB設備在電池供電的情況下正常工作，延長電池壽命，節(jié)省能源。

1．2 USB OTG的通信協(xié)議

USB OTG與USB標準僅有最小的差別，如主設備轉(zhuǎn)換協(xié)議HNP(Host Negotiation Protoc01)、會議請求協(xié)議SRP(Session Request Protocol)、維持USB通信方式，即USB主／從結(jié)構(gòu)、無對等方式等。主設備轉(zhuǎn)換協(xié)議(HNP)可以控制A-設備與B—設備連接中主機角色的轉(zhuǎn)換，它通過A—設備產(chǎn)生使B—設備獲得總線控制的條件，使B—設備獲得總線控制的機會，實現(xiàn)二者之間的主從轉(zhuǎn)換。會議請求協(xié)議(SRP)可在會議開始的一個時間段內(nèi)，VBUS高于A—設備的通話門限值，A-設備被默認為主設備。在會議過程中，A-設備與B—設備可通過主設備轉(zhuǎn)換協(xié)議，完成主從角色的轉(zhuǎn)換。當VBUS跌落到小于A-設備的通話門限值，則通話結(jié)束，B—設備將總線控制權(quán)交還給A—設備，B—設備再重新轉(zhuǎn)為從屬設備，同時，A-設備也還原為主設備。

    圖3為OTG雙角色設備驅(qū)動程序配置。從圖3中可以看出，OTG雙角色設備驅(qū)動程序由USB主設備軟件包和USB設備軟件包構(gòu)成。OTG驅(qū)動通過連接器中“ID”的不同連接，或通過是否有主設備轉(zhuǎn)換協(xié)議確定雙角色設備工作方式的轉(zhuǎn)換，確定使用USB主設備軟件包還是USB設備軟件包。

當OTG雙角色設備以主機方式工作時，USB主設備軟件包工作。主控制驅(qū)動完成USB主設備軟件包與雙角色USB OTG硬件間的數(shù)據(jù)交換，USB總線驅(qū)動保存設備的信息，目標主設備類驅(qū)動支持目標設備列表里的設備。OTG提供通用的主設備類驅(qū)動程序。

當OTG雙角色設備以從機方式工作時，USB設備軟件包工作。設備控制驅(qū)動完成USB設備軟件包與雙角色USB OTG硬件間的數(shù)據(jù)交換，USB協(xié)議層完成USB協(xié)議規(guī)范，USB設備類驅(qū)動的功能取決于該雙角色OTG設備的功能。

2 USB OTG在移動領域中的應用

USB OTG實現(xiàn)了手機或PDA與其它USB外設的無障礙連接。圖4和圖5分別為OTG在手機和PDA上的應用。在圖4中，作為主設備的手機，與手機相連交換信息；與數(shù)碼相機相連，通過E-mail發(fā)送圖片，也可上載圖片到互聯(lián)網(wǎng)頁；與掃描儀相連，可獲得掃描的名片信息；與MP3相連，可交換或發(fā)送音樂；與便攜式硬盤相連交換文件；與鍵盤相連，可作為用戶接口。

在圖5中，作為主設備的PDA，與PDA、手機相連交換文件；與數(shù)碼相機相連，可上載圖片；與掃描儀相連，可獲得圖片信息；與MP3相連，可交換音樂文件；與便攜式硬盤相連交換文件；與打印機相連打印文件；與鍵盤相連，可作為用戶接口。

    USB OTG標準的支持者很多。Philips是目前USBOTG產(chǎn)品化進展最快的廠家之一，推出了USB OTG收發(fā)器——ISP1301、USB OTG控制器——ISP1362等產(chǎn)品。

ISP1362是一種符合OTG標準的USB2．0主機和外設控制器，可以作為USB主控及USB外設或同時擔任雙重角色。

USB OTG的廣泛應用還需各類外設將USB OTG引人到開發(fā)標準中，并在驅(qū)動程序上進行改進，使其早日成為各類設備的標準接口。USB OTG擴展了便攜式設備之間的連通性，使其脫離PC，可以實現(xiàn)便攜式設備作為主機與現(xiàn)有USB外設的連接，以及便攜式設備之間連接，更加擴展了USB的應用范圍。