什么是usb host?
USB是英文Universal Serial Bus的縮寫，中文含義是“通用串行總線”。它不是一種新的總線標(biāo)準(zhǔn)，而是應(yīng)用在PC領(lǐng)域的接口技術(shù)。USB是在1994年底由英特爾、康柏、IBM、Microsoft等多家公司聯(lián)合提出的。不過直到近期，它才得到廣泛地應(yīng)用。從1994年11月11日發(fā)表了USB V0.7版本以后，USB版本經(jīng)歷了多年的發(fā)展，到現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展為2.0版本，成為目前電腦中的標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展接口。目前主板中主要是采用USB1.1和USB2.0，各USB版本間能很好的兼容。USB用一個4針插頭作為標(biāo)準(zhǔn)插頭，采用菊花鏈形式可以把所有的外設(shè)連接起來，最多可以連接127個外部設(shè)備，并且不會損失帶寬。USB需要主機(jī)硬件、操作系統(tǒng)和外設(shè)三個方面的支持才能工作。目前的主板一般都采用支持USB功能的控制芯片組，主板上也安裝有USB接口插座，而且除了背板的插座之外，主板上還預(yù)留有USB插針，可以通過連線接到機(jī)箱前面作為前置USB接口以方便使用（注意，在接線時要仔細(xì)閱讀主板說明書并按圖連接，千萬不可接錯而使設(shè)備損壞）。而且USB接口還可以通過專門的USB連機(jī)線實(shí)現(xiàn)雙機(jī)互連，并可以通過Hub擴(kuò)展出更多的接口。USB具有傳輸速度快（USB1.1是12Mbps，USB2.0是480Mbps），使用方便，支持熱插拔，連接靈活，獨(dú)立供電等優(yōu)點(diǎn)，可以連接鼠標(biāo)、鍵盤、打印機(jī)、掃描儀、攝像頭、閃存盤、MP3機(jī)、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、移動硬盤、外置光軟驅(qū)、USB網(wǎng)卡、ADSL Modem、Cable Modem等，幾乎所有的外部設(shè)備。
USB設(shè)備分為HOST（主設(shè)備）和SLAVE（從設(shè)備），只有當(dāng)一臺HOST于一臺SLAVE連接時才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，OTG設(shè)備就是是我們的“EX”既能充當(dāng)HOST，亦能充當(dāng)SLAVE。
usb otg 是什么？
自1996年USB1.0規(guī)范以后，USB-IF(Universal Serial Bus Implementers Forums)又陸續(xù)公布了USB1.0 、USB2.0和 USB OTG等幾個規(guī)范，其中USB2.0的傳輸帶寬達(dá)到480Mbps，而USB OTG更使USB裝置擺脫了原來主從架構(gòu)的限制，實(shí)現(xiàn)了端對端的傳輸模式，隨著USB規(guī)范的不斷完善，USB的應(yīng)用領(lǐng)域也得到了拓展。USB誕生的初衷是簡化電腦和其外設(shè)的連接，最早是用在鍵盤和鼠標(biāo)上，而現(xiàn)在，USB的應(yīng)用已經(jīng)從PC外設(shè)跨越到了消費(fèi)電子產(chǎn)品和通信電子產(chǎn)品領(lǐng)域，最顯著的應(yīng)用是在數(shù)碼相機(jī)等消費(fèi)電子產(chǎn)品上。目前，USB低功耗、便于連接和高速傳輸?shù)奶匦砸呀?jīng)使它成為一個可方便應(yīng)用的架構(gòu)，它與其他技術(shù)結(jié)合 便誕生出新的應(yīng)用。如在移動存儲領(lǐng)域，USB與閃存結(jié)合，創(chuàng)造性催生了目前廣為流行的移動存儲設(shè)備-U盤。
USB OTG是USB On-The-Go的縮寫，是近年發(fā)展起來的技術(shù)，2001年12月18日由USB Implementers Forum公布，主要應(yīng)用于各種不同的設(shè)備或移動設(shè)備間的聯(lián)接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。特別是PDA、移動電話、消費(fèi)類設(shè)備。改變?nèi)鐢?shù)碼照相機(jī)、攝象機(jī)、打印機(jī)等設(shè)備間多種不同制式連接器，多達(dá)7種制式的存儲卡間數(shù)據(jù)交換的不便。USB技術(shù)的發(fā)展，使得PC和周邊設(shè)備能夠通過簡單方式、適度的制造成本將各種設(shè)備連接在一起，上述我們提到應(yīng)用，都可以通過USB總線，作為PC的周邊，在PC的控制下進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。但這種方便的交換方式，一旦離開了PC，各設(shè)備間無法利用USB口進(jìn)行操作，因?yàn)闆]有一個設(shè)備能夠充當(dāng)PC一樣的Host。On-The-Go，即OTG技術(shù)就是實(shí)現(xiàn)在沒有Host的情況下，實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳送。例如數(shù)碼相機(jī)直接連接到打印機(jī)上，通過OTG技術(shù)，連接兩臺設(shè)備見的USB口，將拍出的相片立即打印出來；也可以將數(shù)碼照相機(jī)中的數(shù)據(jù)，通過OTG發(fā)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。
“In-stat/MDR于今年2月的統(tǒng)計資料也顯示，未來幾年USB2.0 OTG接口的周邊設(shè)備將從2002年的11萬臺增長至2007年的1.68億臺，增長1527倍。可以看出，隨著外圍設(shè)備的多樣化與高速傳輸?shù)男枨?，USB 2.0 OTG的后續(xù)發(fā)展態(tài)勢十分樂觀?！?從業(yè)界應(yīng)用來看，目前高通公司(Qualcomm Inc.)已經(jīng)宣布將在其最新的3G手機(jī)基帶套片中采用該USB OTG。索尼電子(Sony Electronics)也宣布會選用飛利浦的USB OTG芯片為其最新的便攜式設(shè)備提供USB OTG連接性。索尼CLIE是業(yè)內(nèi)第一個具備USB OTG功能的便攜式產(chǎn)品，可以與其它USB設(shè)備實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)通訊。可以預(yù)見，USB OTG會成為未來電子產(chǎn)品的基本配置功能。
主機(jī)通信協(xié)議與對話請求協(xié)議
USB OTG標(biāo)準(zhǔn)在完全兼容USB2.0標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，增添了電源管理（節(jié)省功耗）功能，它允許設(shè)備既可作為主機(jī)，也可作為外設(shè)操作（兩用OTG）。OTG兩用設(shè)備完全符合USB2.0標(biāo)準(zhǔn)，并可提供一定的主機(jī)檢測能力，支持主機(jī)通令協(xié)議（HNP）和對話請求協(xié)議（SRP）。在OTG中，初始主機(jī)設(shè)備稱為A設(shè)備，外設(shè)稱為B設(shè)備。可用電纜的連接方式來決定初始角色。圖2所示是用第5個ID腳確定默認(rèn)主機(jī)的示意圖，兩用設(shè)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），以用于識別不同的電纜端點(diǎn)。mini-A插頭中的ID引腳接地，mini-B插頭中的ID引腳浮空。當(dāng)OTG設(shè)備檢測到接地的ID引腳時，表示默認(rèn)的是A設(shè)備（主機(jī)），而檢測到ID引腳浮這的設(shè)備則認(rèn)為是B設(shè)備（外設(shè)）。系統(tǒng)一旦連接后，OTG的角色還可以更換。主機(jī)與外設(shè)采用新的HNP，A設(shè)備作為默認(rèn)主機(jī)半提供VBUS電源，并在檢測到有設(shè)備連接時復(fù)位總線、枚舉并配置B設(shè)備。OTG標(biāo)準(zhǔn)為USB增添的第二個新協(xié)議稱為對話請求協(xié)議（SRP）。SRP允許B設(shè)備請求A設(shè)備打開VBUS電源并啟動一次對話。一次OTG對話可通過A設(shè)備提供VBUS電源的時間來確定（注：A設(shè)備總是為VBUS供電，即使作為外設(shè)）。也可通過A設(shè)備關(guān)閉VBUS電源來結(jié)束一閃會話以節(jié)省功耗，這在電池供電產(chǎn)品中是非常重要的。例如，在兩臺蜂窩電話通過連接互相交換信息時，一臺連接在電費(fèi)的mini-A端，是A設(shè)備，默認(rèn)為主機(jī)。另一臺是B設(shè)備，默認(rèn)為外設(shè)。當(dāng)在不需要USB通信時，A設(shè)備可以關(guān)閉VBUS線，此時B設(shè)備就會檢測到該狀態(tài)并進(jìn)入功低耗模式。
OTG功能的構(gòu)建
圖3所示電路給出了構(gòu)建OTG功能時需要在基礎(chǔ)USB外設(shè)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(fā)器相連的ASIC。為總線提供電源的外部設(shè)備需要一路3.3V穩(wěn)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(jī)發(fā)出設(shè)備已連接的信號，并指示設(shè)備的工作速度。電阻上拉至D+表示全速運(yùn)行，電阻上拉至D-表示低速運(yùn)行。其它端點(diǎn)（包括D+和D-的15kΩ下拉電阻）用于檢測上拉電阻的狀態(tài)。由于USB設(shè)計需要提供熱插拔功能。因此，其ESD保護(hù)電路主要用于為D+、D-和VBUS引腳提供保護(hù)。
為了增加OTG的兩用功能，必須擴(kuò)充收發(fā)器功能來使OTG設(shè)備既可作為主機(jī)使用，也可以作為外設(shè)使用。而要實(shí)現(xiàn)上述功能，就需要在圖3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(fā)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(shè)和主機(jī)功能。
（2）作為A設(shè)備時，需要具有VBUS監(jiān)視和供電電路；作為B設(shè)備初始化SRP時，需要監(jiān)視和觸發(fā)VBUS。
（3）具有ID輸入引腳。作為兩用OTG設(shè)備，ASIC、DSP或其它與收發(fā)器連接的電路必須具備充當(dāng)外設(shè)和主機(jī)的功能，并應(yīng)按照HNP協(xié)議轉(zhuǎn)換其角色。
收發(fā)器所需添加的大多數(shù)電路用于VBUS引腳的管理。作為主機(jī)，它必須能夠提供5V、輸出電流可達(dá)8mA的電源。圖3中的模擬開關(guān)用于配置收發(fā)器的各種功能。
ASIC和控制器還必須包含USB主機(jī)邏輯控制功能，包括發(fā)送SOF（幀啟動）包、發(fā)送配置\u36755輸入\u36755輸出數(shù)據(jù)包，在USB 1 msec幀內(nèi)確定傳輸進(jìn)程、發(fā)送USB復(fù)位信號、提供USB電源管理等。
Maxim要提供的USB OTG方案
MAX3301E是Maxim公司研制的一款USB OTG收發(fā)器，該器件集成有電荷泵，可將PDA、蜂窩電話和數(shù)碼相機(jī)等移動設(shè)備與USB外設(shè)直接連接而無需PC機(jī)的參與。采用MAX3301E和一個嵌入式USB主機(jī)，就可直接將諸如打印機(jī)或外部硬盤驅(qū)動器這樣的外設(shè)連接。MAX3301E內(nèi)部包括USB OTG收發(fā)器、UBUS電荷泵、線性穩(wěn)壓器和I2C 2線串行接口。內(nèi)部電平轉(zhuǎn)換器使MAX3301E能夠與采用+1.65至+3.6V邏輯電源電壓的器件連接。MAX3301E中的電荷泵工作在+3V至+4.5V輸入電源下，可產(chǎn)生符合OTG要求的VBUS輸出，且輸出電流大于8mA。該器件可利用內(nèi)部比較器控制并測量VBUS，同時支持USB OTG SRP和HNP。