USB On—The-Go在移动领域中的应用

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网
摘要:USB On—The-Go(OTG)技术扩展了便携式设备之间的连通性,USB OTC允许便携式设备作为有限的主机与现有的USB外设相连,USB OTG也允许便携式设备之间的互连,易于实现移动领域中点对点的实时通信。本文对比USB特性,介绍了USB On-The—Go的主要性能特点,并对其在移动领域中的应用作了简要介绍。 关键词:USB OTC 移动 应用 USB是连接PC与外围设备的首选接口。随着高速USB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USB-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在移动领域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。在移动领域,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。 图3为OTG双角色设备驱动程序配置。从图3中可以看出,OTG双角色设备驱动程序由USB主设备软件包和USB设备软件包构成。OTG驱动通过连接器中“ID”的不同连接,或通过是否有主设备转换协议确定双角色设备工作方式的转换,确定使用USB主设备软件包还是USB设备软件包。 当OTG双角色设备以主机方式工作时,USB主设备软件包工作。主控制驱动完成USB主设备软件包与双角色USB OTG硬件间的数据交换,USB总线驱动保存设备的信息,目标主设备类驱动支持目标设备列表里的设备。OTG提供通用的主设备类驱动程序。 当OTG双角色设备以从机方式工作时,USB设备软件包工作。设备控制驱动完成USB设备软件包与双角色USB OTG硬件间的数据交换,USB协议层完成USB协议规范,USB设备类驱动的功能取决于该双角色OTG设备的功能。 2 USB OTG在移动领域中的应用 USB OTG实现了手机或PDA与其它USB外设的无障碍连接。图4和图5分别为OTG在手机和PDA上的应用。在图4中,作为主设备的手机,与手机相连交换信息;与数码相机相连,通过E-mail发送图片,也可上载图片到互联网页;与扫描仪相连,可获得扫描的名片信息;与MP3相连,可交换或发送音乐;与便携式硬盘相连交换文件;与键盘相连,可作为用户接口。 在图5中,作为主设备的PDA,与PDA、手机相连交换文件;与数码相机相连,可上载图片;与扫描仪相连,可获得图片信息;与MP3相连,可交换音乐文件;与便携式硬盘相连交换文件;与打印机相连打印文件;与键盘相连,可作为用户接口。 USB OTG标准的支持者很多。Philips是目前USBOTG产品化进展最快的厂家之一,推出了USB OTG收发器——ISP1301、USB OTG控制器——ISP1362等产品。 ISP1362是一种符合OTG标准的USB2.0主机和外设控制器,可以作为USB主控及USB外设或同时担任双重角色。 USB OTG的广泛应用还需各类外设将USB OTG引人到开发标准中,并在驱动程序上进行改进,使其早日成为各类设备的标准接口。USB OTG扩展了便携式设备之间的连通性,使其脱离PC,可以实现便携式设备作为主机与现有USB外设的连接,以及便携式设备之间连接,更加扩展了USB的应用范围。
编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/others/200703/10225.html
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