OTG

産生背景

USB技術的發展，使得PC和周邊設備能夠通過簡單的方式、适度的制造成本，将各種數據傳輸速度的設備連接在一起。上述我們提到的應用，都是通過USB連接到PC，并在PC的控制下進行數據交換。

但這種方便的交換方式，一旦離開了PC，各設備間無法利用USB口進行操作，因為沒有一個設備能夠像PC一樣充當主機。

作用

OTG技術允許在沒有主機(Host)的情況下，實現設備間的數據傳送。例如數碼相機直接連接到打印機上，通過OTG技術，連接兩台設備間的USB口，将拍出的相片立即打印出來；也可以将數碼照相機中的數據，通過OTG發送到USB接口的移動硬盤上，野外操作就沒有必要攜帶價格昂貴的存儲卡，或者背一個便攜電腦。

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、平闆變成萬能遙控器使用。

分類

根據USB接口所屬協議，OTG可分為3類：

USB2.0 OTG

Micro 5PIN OTG：常見安卓手機的OTG接口

Mini 5PIN OTG：常見安卓平闆的OTG接口

Micro USB3.0 OTG：三星Note3、Galaxy S5等在2016年以前的安卓手機的OTG接口

Type C OTG：見三星Note 8、Galaxy S8，樂視，華為等在2016年以後的安卓手機的OTG接口

Lightning OTG：蘋果手機專用OTG

原理

設計原理

随着PAD（平闆電腦）、移動電話、數碼相機、打印機等消費類産品的普及，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标準。

這兩個标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，但相對比較複雜、價格較高，主要用于需要高速通信的AV産品；而最初的USB标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、鼠标等。USB2.0标準的推出使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技術的應用範圍。

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），隻有當一台HOST與一台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。

通信協議

USB OTG标準在完全兼容USB2.0标準的基礎上，增添了電源管理（節省功耗）功能，它允許設備既可作為主機，也可作為外設操作（兩用OTG）。 OTG兩用設備完全符合USB2.0标準，并可提供一定的主機檢測能力，支持主機通令協議（HNP）和對話請求協議（SRP）。在OTG中，初始主機設備稱為A設備，外設稱為B設備。可用電纜的連接方式來決定初始角色。用第5個ID腳确定默認主機，兩用設備使用新型mini-AB插座，從而使mini-A插頭、mini-B插頭和mini-AB插座增添了第五個引腳（ID），以用于識别不同的電纜端點。

mini-A插頭中的ID引腳接地，mini-B插頭中的ID引腳浮空。當OTG設備檢測到接地的ID引腳時，表示默認的是A設備（主機），而檢測到ID引腳浮着的設備則認為是B設備（外設）。系統一旦連接後，OTG的角色還可以更換。主機與外設采用新的HNP，A設備作為默認主機并提供VBUS電源，并在檢測到有設備連接時複位總線、枚舉并配置B設備。OTG标準為USB增添的第二個新協議稱為對話請求協議（SRP）。

SRP允許B設備請求A設備打開VBUS電源并啟動一次對話。一次OTG對話可通過A設備提供VBUS電源的時間來确定（注：A設備總是為VBUS供電，即使作為外設）。也可通過A設備關閉VBUS電源來結束一次會話以節省功耗，這在電池供電産品中是非常重要的。例如，在兩台蜂窩電話通過連接互相交換信息時，一台連接在費電的mini-A端，是A設備，默認為主機。另一台是B設備，默認為外設。當在不需要USB通信時，A設備可以關閉VBUS線，此時B設備就會檢測到該狀态并進入低功耗模式。

主機協商協議

在USB标準中，主機采用A型接口，稱為A類設備(A-Device)；外設采用B型接口，稱為B類設備(B-Device)。1個DRD既可以作為主機,也可以作為外設。那麼，當2個DRD互連時，哪個設備作為主機，為什麼要作為主機?為了解決這兩個問題，在OTG中提出了新的協議——主機協商協議(HNP)。在OTG中還定義了一種新的接口——微型AB插座(mini-AB receptacle)以及微型A插頭(mi-ni-A plug)和微型B插頭(mini-B plug)。在微型AB插座、微型A插頭和微型B插頭中增加了1個引腳——ID引腳，如圖1所示。

在微型A插頭中，ID引腳接地，在微型B插頭中，ID引腳懸空。在OTG中，如果設備的ID引腳接地(即mini-A插頭連接的設備，如圖l右側的設備)，則此設備默認為主機，否則為外設。同時，在設備連接使用過程中，通過主機協商協議，允許主機和外設功能互換。例如，假設圖1左邊的B-Device為1個手持PDA，右邊的A-Device為1個打印機。由于連接線的關系，打印機初始化為主機。但是打印機的驅動程序存在PDA中，這時需要PDA作為主機，打印機作為外設。通過HNP可以方便實現此功能，而不必拔下連接線調換插頭方向，重新連接打印機和PDA。

會話請求協議

OTG收發器一般用在嵌入式設備中，這類設備普遍采用電池供電，對功耗要求很嚴。為了節省電源，在OTG标準中，當電源總線沒有使用時，允許A類設備挂起電源總線。當1個B類設備要工作時，它必須通過某種方法通知A類設備向電源總線供電。為了實現這一功能，在OTG中提出了會話請求協議(SRP)。在OTG中，1個會話定義為A類設備向電源總線VBUS有效供電的時間。需要注意的是，在OTG中電源一直都是由A類設備(連接mini-Aplug的DRD)提供的。由于主機協商協議，A類設備也可能作為外設使用，此時，電源也必須由A類設備提供。當A類設備挂起VBUS後，B類設備進入休眠狀态。當B類設備需要再次工作時，它可以通過向數據線發送1個脈沖信号(Data-linePulsing)或向電源總線發送一個脈沖信号(VBUSPulsing)來請求A類設備向電源總線供電。OTG要求無論是DRD設備還是普通的B類設備，都必須具有發送會話請求的功能；同時，普通的A類設備或者DRD設備都必須能夠響應1個會話請求。

OTG功能構建

圖2所示電路給出了構建OTG功能時需要在基礎USB外設上添加的電路，電路中的通用串行總線控制器可以是一個微處理器和USB SIE（串口引擎），也可以是集成的μP/USB芯片或與USB收發器相連的ASIC。為總線提供電源的外部設備需要一路3.3V穩壓輸出供電電壓，以便為邏輯電路和連接在D+、D-引腳的1500Ω電阻提供電源。通過D+、D-引腳上的上拉電阻可向主機發出設備已連接的信号，并指示設備的工作速度。電阻上拉至D+表示全速運行，電阻上拉至D-表示低速運行。其它端點（包括D+和D-的15kΩ下拉電阻）用于檢測上拉電阻的狀态。由于USB設計需要提供熱插拔功能。因此，其ESD保護電路主要用于為D+、D-和VBUS引腳提供保護。

為了增加OTG的兩用功能，必須擴充收發器功能來使OTG設備既可作為主機使用，也可以作為外設使用。而要實現上述功能，就需要在圖2所示電路中添加D+和D-端的15kΩ下拉電阻并為VBUS提供供電電源。此外，收發器還需要具備以下三個條件：

（1）可切換D+/D-線上的上拉和下拉電阻，以提供外設和主機功能。

（2）作為A設備時，需要具有VBUS監視和供電電路；作為B設備初始化SRP時，需要監視和觸發VBUS。

（3）具有ID輸入引腳。

作為兩用OTG設備，ASIC（專用集成電路）、DSP（數字信号處理）或其它與收發器連接的電路必須具備充當外設和主機的功能，并應按照HNP協議轉換其角色。

收發器所需添加的大多數電路用于VBUS引腳的管理。作為主機，它必須能夠提供5V、輸出電流可達8mA的電源。圖2中的模拟開關用于配置收發器的各種功能。

ASIC和控制器還必須包含USB主機邏輯控制功能，包括發送SOF（幀啟動）包、發送配置u36755輸入u36755輸出數據包，在USB 1 msec幀内确定傳輸進程、發送USB複位信号、提供USB電源管理等。

發展由來

由來

自1996 年USB1.0規範以後，USB-IF(USB标準化組織，Universal Serial Bus Implementers Forums)又陸續公布了USB2.0和 USB OTG等幾個規範，其中USB2.0的傳輸帶寬達到480Mbps，而USB OTG更使USB裝置擺脫了原來主從架構的限制，實現了端對端的傳輸模式，随着USB規範的不斷完善，USB的應用領域也得到了拓展。USB誕生的初衷是簡化電腦和其外設的連接，最早是用在鍵盤和鼠标上，USB的應用已經從PC外設跨越到了消費電子産品和通信電子産品領域，最顯著的應用是在數碼相機等消費電子産品上。USB低功耗、便于連接和高速傳輸的特性已經使它成為一個可方便應用的架構，它與其他技術結合便誕生出新的應用。如在移動存儲領域，USB與閃存結合，創造性催生了廣為流行的移動存儲設備-U盤。

發展

“In-stat/MDR統計資料也顯示，未來幾年USB2.0 OTG接口的周邊設備将從2002年的11萬台增長至2007年的1.68億台，增長1527倍。可以看出，随着外圍設備的多樣化與高速傳輸的需求， USB 2.0 OTG的後續發展态勢十分樂觀。” 從業界應用來看，已有多家公司宣布将為其産品配置USB OTG功能。可以預見，USB OTG會成為未來電子産品的基本配置功能。