目錄

OTG是什么

一、OTG的歷史

二、OTG的原理

1.設計原理

2.相關原理

三、OTG的功能

四、如何使用OTG功能？

三、OTG工作原理?

1 新的協議?

1.1 事務請求協議SRP?

1.2 主機流通協議HNP?

2 連接器和電纜?

2.1 連接器?

2.2 電纜?

3 USB On-The-Go設備類型?

3.1 兩用OTG設備（dual-role device）?

3.2 外設式OTG設備（Peripheral-only OTG device）?

4 驅動程序?

5 數據流模型?

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OTG是什么

OTG全稱為On-The-Go，是一種已經較為成熟的技術，主要應用于不同的設備或移動設備間的連接，進行數據交換。通過OTG技術，可以給智能終端擴展USB接口配件以豐富智能終端的功能，比如擴展遙控器配件，把手機、平板變成萬能遙控器使用等。

一、OTG的歷史

由于USB技術的發展，使得PC與周邊設備可以通過簡單、低成本的方式將各種設備串聯進行數據傳輸，但是這種方便與簡單只限于PC端，一旦離開了PC端就無法進行，這使得很多人的需求無法的到滿足，特別是12年開始興起的智能機時代。于是各廠商將USB標準化組織在2001年12月18日公布的OTG技術合入，使得其可以隨時的連接各種設備，進行數據的交換與傳輸。

到今天，OTG功能已經時智能手機的標配了，無論是大廠商還是各個小廠。但是部分的手機不可以直接使用，需要在設備中開啟此功能。

二、OTG的原理

1.設計原理

隨著PAD（平板電腦）、移動電話、數碼相機、打印機等消費類產品的普及，用于這些設備與電腦，或設備與設備之間的高速數據傳輸技術越來越受到人們的關注， IEEE1394和USB是用于此類傳輸的兩個主要標準。

這兩個標準都提供即插即用和熱插拔功能，都可以向外提供電源，也都支持多個設備的連接。其中 IEEE1394支持較高的數據傳輸速度，但相對比較復雜、價格較高，主要用于需要高速通信的AV產品；而最初的USB標準主要面向低速數據傳輸的應用，其中USB1.1支持1.5Mbps和12Mbps的傳輸速率，被廣泛用于傳輸速率要求不高的PC機外設，如：鍵盤、鼠標等。USB2.0標準的推出使 USB的傳輸速度達到480Mbps。而USB OTG技術的推出則可實現沒有主機時設備與設備之間的數據傳輸。例如：數碼相機可以直接與打印機連接并打印照片，從而拓展了USB技術的應用范圍。

2.相關原理

大家都知道自從1996年USB傳輸協議的誕生，并以其優勢很快的風靡了所有計算機外設以及數碼設備，大家都知道USB設備分為HOST（主設備）和SLAVE（從設備），只有當一臺HOST與一臺SLAVE連接時才能實現數據的傳輸，OTG設備就是我們的“EX”既能充當HOST，亦能充當SLAVE。

Mini 5PIN OTG：常見安卓平板OTG接口

Micro USB3.0 OTG：2016年以前的安卓手機OTG接口

Type C OTG：在2016年以后的安卓手機OTG接口

Lightning OTG：蘋果手機專用OTG

三、OTG的功能

為其他的手機或平板供電，操作簡單，只需要使用OTG線與數據線即可完場。

擴展設備內存，當設備使用OTG連接U盤時，可以將圖片、視頻、文檔保存至U盤中，節省手機內存。

互傳文件，通過OTG線，將手機與U盤、移動設備等USB儲存設備相連接，即可在手機和USB儲存設備間互傳文件。

外接輔助設備，比如可以外接游戲手柄、鼠標、鍵盤等，同時也可以使用網線轉接頭直連網線上網。

四、如何使用OTG功能？

使用OTG功能非常的簡單，只需要一部手機、OTG線、需要外接的設備（以U盤為例），使用OTG線的type-c接口插入手機，OTG端口插入U盤，即可使用了。

三、OTG工作原理?

1 新的協議?

????????OTG補充規范對USB2.0的最重要的擴展是其更具節能性的電源管理和允許設備以主機和外設兩種形式工作。OTG有兩種設備類型:兩用OTG設備(Dual-role device)和外設式OTG設備(Perip-heral-only OTG device) 。兩用OTG設備完全符合USB2.0規范,同時它還要提供有限的主機能力考核成績和一個MiniAB插座、支持主機流通協議(Host Negotiation Protocol,HNP),并和外設式OTG設備一樣支持事務請求協議(Session Request Protocol,SRP).當作為主機工作時,兩用OTG設備可在總線上提供8mA的電流,而以往標準主機則需要提供100～500mA的電流。?
　　兩個兩用OTG設備連接在一起時可交替以主機和從機的方式工作,這個特點兼容了現有USB 規范主機/外設的結構模型。OTG主機同樣負責補始化數據通信的任務,比如:總線復位、獲取USB各種描述符和配置設備。這些配置完成后,兩個OTG設備便可以分別以主機和從機方式傳輸信息,兩個設備主從角色交換的過程由主機傳輸協議(HNP)定義。以下以兩用OTG設備為例討論SRP和HNP。

1.1 事務請求協議SRP?

????????在以往的USB系統運行過程中,主機提供5V的電源和不低于100mA的總線電流。當OTG主機(指以主機方式工作的兩用OTG設備,又稱A-device)連接到有線電源時這種方法是適用的,但像手機這樣的自供電移動設備則不能承受如此大的電能浪費。為了節約電源延長電池的使用壽命,當總線上沒有活動時,OTG主機將掛起總線電源VBUS。 SRP協議可使OTG從機(指外設式設備或者以外設方式工作的兩用設備,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協議交換兩個設備的工作方式,這兩步完成后由新的OTG主機開始事務傳輸。B-device可在前一事務結束2ms后的任意時間開始SRP,SRP的時序波形見圖形1。?

???　　B-device將先后執行數據線脈沖調制(data-line pul-sing)和VBUS脈沖調制(VBUS pulsing) 。它通過使能數據線上拉電阻(全速和高速設備為D+,低速設備為D-)5～10ms實現前者,后者通過驅動VBUS實現。VBUS必須要有足夠長的時間對其電容充電,這個時間應能保證不大于13μF的電容充電至2.1V(OTG設備的電容是6.5μF或更小),從而不會對標準主機的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電流不會破壞標準主機的端口。?
　　A-device檢測到數據線脈沖調制或者VBUS脈沖調制后,首先復位總線,然后發送 Set_feature命令而先不進行設備的枚舉,此時B-device尚處在默認的從機狀態。如果Set_feature命令成功執行,說明B- device為兩用OTG設備,A-device(使用HNP協議)掛起VBUS準備讓B-device交換為主機方式接管總線。如果 Set_feature命令執行失敗，說明B-device為外設式OTG設備，于是A-device使能VBUS準備開始一個傳輸事務（此時，A- device只是被喚醒，并未改變工作方式）。當A-device認為總線上沒有傳輸需要時，掛起VBUS以結束該事務。這種A-device自動檢測B -device是否支持HNP協議的特征稱為"No Silent Failure"。

1.2 主機流通協議HNP?

????????當兩用設備連接了一個Mini-A插頭或者Mini-B插頭時，它相應的便以OTG主機或者OTG外設的默認方式工作。A-device為默認主機，所以由它提供VBUS電源，且在檢測到有設備接入時復位總線、八舉并配置B-device。?
　　A-device在完成對B-device的使用后，可以通過查詢B-device的 OTG性能描述符來判斷是否支持HNP協議（即是否為兩用OTG設備）。如支持HNP，B-device將返回有效的OTG性能描述符，A-device 則產生一個Set_feature命令（即HNP_Enable）來通知B-device可以在總線掛起的時候以主機方式工作，隨后A-device掛起總線。HNP的時序波形見圖2。?

　　B-device通過上拉電阻（全速時）或者下拉電阻（高速時）拉低D+以示連接斷開。隨后，作為對B-device斷開的響應，A-device使能它的數據線并開始以從機方式工作。完成這些轉換后，B-device和A-device便各自以主機角色和外設角色使用總線。如果該B-device屬于兩用OTG設備且A-device不再使用它了，A-device便重發Set_feature命令并掛起總線。若B-device申請角色轉換時出錯，A -device則拉低VBUS以結束該事務。當B-device正常結束傳輸事務時便掛起VBUS使能其上拉電阻，重新以從機方式運行。A-device 檢測到總線掛起后，發出一個連接斷開信號并重新以主機方式工作。

2 連接器和電纜?

2.1 連接器?

????????USB IF在OTG中定義了更小的連接器，可以同時用于主機式和外設式的設備、具有更低的電源需求、擴展的電源保護模式和利于上層軟件開發的簡潔設計。?
　　OTG和現有的USB2.0規范完全兼容，一個主要的機械上改進是它的新式連接器。USB 2.0定義了三種連接器對（插頭和插座）：Standard-A、Standard-B和Mini-B。Mini-B連接器是專為較小的外設（如移動電話等）開發的。OTG規范增加了第四種插頭：Mini-A，兩種插座：Mini-A和Mini-AB。這些連接器比最初的USB連接器要小許多（如： Mini-A插頭截面積只有Standard-A插頭的38%），更適合于便攜式設備。?
　　Mini-AB插座用于兩用設備。Mini-A新增的ID腳（以前的USB插頭不含此腳）在連接Mini-AB時接地短路，而Mini-B則使該腳斷開，這樣兩用設備便可識別連接設備的類型以決定設備的默認角色。?
　　Mini-A和Mini-B插頭是嚴格配對適用的，如：不能將Mini-A插頭和Mini-B插座配合使用。但是，Mini-AB插座適合于以上兩種插頭。在外形上，Mini-A更新近于橢圓形，而Mini-B更接近于正方形。另外，他們的插頭和插座內部的塑料都有顏色：Mini-A為白色，Mini-B為黑色，Mini-AB為灰色。

2.2 電纜?

????????USB 2.0規范定義了兩種電纜：Standard-A至Standard-B和Standard-A至Mini-B。OTG新增了兩種電纜：Mini-A至 Standard-B和Mini-A至Mini-B。Mini-A-to-Mini-B電纜的延遲被減少到可以在“A端”使用適配器，如：用 Standard-A插頭連接OTG兩用設備需要一個Standard-A插座至Mini-A插頭的適配器，而且Mini-A插頭連接Standard- A插座時需要一個Mini-A插座至Standard-A插頭的適配器。

3 USB On-The-Go設備類型?

????????OTG有兩種設備：兩用OTG設備和外設式OTG設備。兩用OTG設備可以作為USB外設或者USB OTG主機，并且可為總線提供8mA電流。而外設式OTG設備不具備主機性能，它必須在向兩用設備（主機）的請求獲準后才能通信。兩用OTG設備必須能以全速方式運行，而高速運行的方式是可選的。外設型OTG設備可以設計在高速、全速和低速中的任意一種方式下工作。

3.1 兩用OTG設備（dual-role device）?

????????兩用OTG設備都有一個Mini-AB插槽，所以一個Mini-A至Mini-B電纜可以直接將兩個兩用OTG設備連接在一起，而此時用戶不會覺察到兩個設備的不同，也不知道它們的默認主從配置。?
　　A-device（主機）必須在事務傳輸過程中提供總線電源，這是A-device和B-device的主要不同，同時也說明了兩個設備的連接的非對等關系。A-device負責為總線供電因此它控制通信發生的時機，B-device只有通過SRP協議向“主機”請求傳輸。?
　　設計一個兩用設備是比較困難的，因為它要具備：有限的主機能力、可作為一個全速的外設（可選的高速方式）、OTG目標設備的列表、目標設備的驅動程序、支持SRP、支持HNP、一個Mini-AB插座、VBUS上不小于8mA的電流輸出、與用戶通信的方式。

3.2 外設式OTG設備（Peripheral-only OTG device）?

????????外設式OTG設備是普通的USB外設。它有一個OTG功能描述符說明其支持事務請求協議SRP而且它不是兩用OTG設備。此外，外設式OTG設備只能配置Mini-B型插座或者必須有一個帶Mini-A插頭的附屬電纜，而不能使用Mini-AB型插座。?
　　SRP是B-device（此處指外設式設備）向A-device請求傳輸事務時必須使用的協議。它由前面提到的數據線脈沖調制和VBUS脈沖調制（B-device產生）兩種方法構成。A-device必須能檢測這兩種方法之一的信號，并開始一個相應的傳輸事務。除了固件（firmware）略有增加外，B-device同時可產生兩種信號的成本并沒有增加成本，而且還使實現A- device更加簡單（只需根據實際情況提供其中一種方式的檢測）。?
　　一個OTG設備不必實現OTG的所有性能。例如，一個外設式OTG設備可能只需支持SRP和一個小于等于8mA的默認電流消耗配置。其實，添加對SRP支持也較簡單：在VBUS上接一個驅動電阻并增加一些簡單的邏輯，從而產生VBUS脈沖調制信號。?
　　另外，無論是兩用OTG設備還是外設式OTG設備，都可以和通用的許機相連，只不過兩用OTG設備具有一定的主機能力（可以驅動特定的一組OTG設備工作）。

4 驅動程序?

????????與PC主機不同，便攜式設備沒有便捷的方式和足夠的空間裝載新的驅動程序。因此，OTG規范要求每個兩用OTG設備有一個支持的外設式OTG目標設備的列表，列表中包括設備的類型和制造商等信息。USB IF正計劃定義“OTG Type”規范。對于符合此規范的設備，OTG主機只需提供一個驅動程序即可，這將使OTG主機無需為每個設備提供單獨的驅動程序，從而支持盡量多的OTG外設。?
　　與PC機不同，OTG兩用設備的驅動程序棧由USB主機棧和USB設備棧構成以滿足兩種工作方式的需要，見圖3。OTG驅動程序通過連接器的不同或者不否有NHP交換設備的工作方式來決定使用USB主機棧還是USB設備棧。?
　　當OTG兩用設備以主機方式工作時，USB主機棧工作。其中的主機控制器驅程序負責USB 主機棧與硬件端點的數據交換，USB驅動程序枚舉并保存設備的信息，目標外設主機類驅動程序支持目標設備列表里的設備。主機類驅動程序由芯片制造商提供，同時，OTG提供通用的主機類驅動程序（可以修改以用于非通用設備）。?
　　當OTG兩用設備以從機方式工作時，USB設備棧工作。其中的設備控制器驅動程序負責USB設備棧與硬件端點的數據交換，USB協議層負責處理USB協議規范，設備類驅動程序的功能取決于該兩用設備的功能（如數碼照相機、存儲設備、打印機等）。?
　　OTG驅動程序負責處理兩用OTG設備的工作方式轉換，同時，它還可以返回其結果（如設備是否支持HNP）并處理總線錯誤。應用層程序通過OTG驅動程序開始或者結束一個傳輸事務，通過USB主機棧或設備棧與硬件層交換數據。OTG兩用設備的驅動程序棧配置見圖3。?

5 數據流模型?

OTG主機和設備被劃分為功能層、USB設備層和USB接口層三個不同層次，見圖4。?

　　USB接口層為OTG主機和OTG設備提供物理連接，USB系統軟件使用主機控制器來管理主機與USB設備的數據傳輸。USB系統軟件相對于主機控制器而言，處理的是以客戶角度觀察的數據傳輸及客戶與設備的交互。USB設備層為USB主機系統軟件提供一個可用的邏輯設備。主機通過與之功能匹配的客戶軟件實現其各種功能。?
　　OTG設備與以往的USB設備一樣的兩種通道：數據流通道和消息通道。數據流通道沒有定義好的結果，而消息通道則有固定的結構。但是，每個通道都有一定的帶寬、傳輸類型、傳輸方向和緩沖區大小。自供電設備配置一個默認的控制通道，由它提供該設備的配置和狀態等信息。?
　　USB OTG規范是USB2.0規范的補充而不是替代品。PC主機和標準外設并沒有被取代，因為新的OTG僅適用于需要具有主機功能和更小體積的便攜式設備。OTG在這些外設間引入了點對點的(point-to-point)通信方式，這使得便攜式儀器的發展有了更加廣闊的空間。USB OTG已受到Cypress等芯片供應商、軟件開發商和設備制造商的廣泛支持，OTG不久將會成為新一代的“移動計算”解決方案。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的小知识·OTG工作原理的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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