?

　　USB是目前流行的有線電連接技術(shù)，但它是屬于外圍連接主機(jī)的架構(gòu)，所以如果沒有PC的話，其余外圍裝置將無法彼此溝通。如今，用戶需要的是外圍裝置能夠彼此直接連接，省去PC充當(dāng)中介的角色，這在數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)中尤其重要。而USB On-The-Go (OTG) 正是要提供這樣的解決方案。

　　技術(shù)挑戰(zhàn)

　　USB OTG標(biāo)準(zhǔn)除了對(duì)裝置做出新的定義(A裝置是主機(jī)，B裝置是外圍)以外，也同時(shí)對(duì)移動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)規(guī)格，提出了許多嚴(yán)格的規(guī)范。其中，電源的管理是最大的挑戰(zhàn)，例如：USB OTG規(guī)定以電池供電的移動(dòng)裝置，必須能夠利用普通的鋰離子或鋰高分子(lithium polymer)電池產(chǎn)生一個(gè)5V的電壓。此外，它還定義了一個(gè)電壓，用來監(jiān)控和管理省電模式。

　　一個(gè)OTG裝置的電源管理系統(tǒng)必須能輸出一個(gè)4.4V～5.25V的電壓，其電流至少要有8 mA。因此，對(duì)于大多數(shù)移動(dòng)裝置而言，其電壓轉(zhuǎn)換器(voltage converter)必須要能夠?qū)?V～4.2V的電壓轉(zhuǎn)換成4.4V～5.25V的電壓。使用高效率的電壓轉(zhuǎn)換器，是維持電池壽命所必備的條件。

　　USB OTG也規(guī)定電壓上升時(shí)間不能超過100 ms，以應(yīng)付外圍裝置需求大量的電流。在這種情況下，A裝置必須關(guān)閉VBus，并結(jié)束對(duì)話(session)。因此，電壓轉(zhuǎn)換器的開啟(turn-on)時(shí)間最好能小于數(shù)ms。

　　OTG裝置的互通，是靠四種電壓偵測器(voltage detector)不斷地偵測的大小，這四種偵測器的電壓偵測范圍分別是：(大于)4.4V、(0.8V至)4V、(0.8V至)2V、(0.2V至)0.8V。藉由和這四種電壓范圍，A、B裝置就能夠了解目前的通信狀態(tài)。實(shí)作上，電壓偵測器的無負(fù)載電流量(quiescent current)必須非常小，以達(dá)到省電的要求。尤其是2.0V的電壓偵測器更需要如此，因?yàn)楫?dāng)A裝置關(guān)閉總線時(shí)，它仍然可以透過此電壓偵測器，知道有“對(duì)話請(qǐng)求通信協(xié)議(Session Request Protocol;SRP)”的信號(hào)來臨。USB OTG也具有另一個(gè)USB沒有的功能：B裝置在省電模式下，它仍然可以叫醒。

　　當(dāng)VBus未供電時(shí)，A裝置在VBus上的電阻值必須只有40KΩ~100KΩ，并且VBus的泄漏電壓值必須小于0.2 V。OTG裝置的VBus去耦合電容值必須在1F～6.5F之間，但是標(biāo)準(zhǔn)的USB主機(jī)至少必須有96F。電容值如此規(guī)定的目的，是要讓OTG裝置的電容值(最大6.5F)與標(biāo)準(zhǔn)USB主機(jī)的電容值(最小96F)做一區(qū)分，電壓偵測器必須將電容的充電時(shí)間考慮進(jìn)去，以使兩個(gè)6.5F的電容能實(shí)時(shí)充電超過2.1V，這是兩個(gè)OTG裝置互相連接時(shí)所必需的;而OTG裝置和標(biāo)準(zhǔn)的USB主機(jī)互相連接時(shí)，96F+1F(1F是OTG裝置所允許的最小電容值)的充電電壓是維持在2V以下，因此，電壓偵測器就可以辨別出要連接的對(duì)方是否是OTG裝置或是標(biāo)準(zhǔn)的USB主機(jī)。這是很重要的，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)的USB主機(jī)并沒有發(fā)送SRP信號(hào)的能力，雙方的去耦合電容之充電電壓維持在2V以下，在此情況下，VBus的逆向電流不至于損壞USB主機(jī)。

　　OTG裝置是可以直接使用電壓轉(zhuǎn)換器，來提供VBus脈沖信號(hào)。但是，這種方法會(huì)浪費(fèi)掉功率。比較好的方法是使用電流源，因?yàn)樗恍枰紤]到電容的充電時(shí)間，簡化了計(jì)時(shí)(timing)作業(yè)。電流源對(duì)電容充電，可以提供線性的電壓鋸齒(ramp)脈沖;相較之下，電壓源對(duì)電阻電容(RC)充電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生指數(shù)曲線，這不是VBus所要的理想脈沖。

　　USB OTG規(guī)定，在B裝置可以開始發(fā)出SRP信號(hào)之前，在初始化條件中有一項(xiàng)是VBus必須小于0.8V。為了要讓VBus的電壓準(zhǔn)位能夠迅速降低，加速SRP作業(yè)，可以藉由切換至一個(gè)下拉(pull-down)電阻來釋放VBus的電能。不過，對(duì)此放電電阻的唯一限制是，它的電流不能超過8 mA，因?yàn)槿舫^8 mA，就等于OTG裝置開機(jī)時(shí)的工作電流了。

　　與上述的硬件實(shí)體層挑戰(zhàn)一樣，OTG軟件堆棧的挑戰(zhàn)也很艱巨。其實(shí)，單純的OTG軟件主要僅包含OTG應(yīng)用程序和驅(qū)動(dòng)程序兩種而已。但是，若OTG裝置本身又兼具USB主機(jī)與外圍的角色，那么像OHCI、UHCI、EHCI、類別驅(qū)動(dòng)程序(主機(jī)端)、功能驅(qū)動(dòng)程序(外圍端)等標(biāo)準(zhǔn)的USB軟件堆棧都必須具備才行。這是因?yàn)閁SB OTG是USB 2.0的補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)，所以，國外軟件廠商一般是以整套軟件堆棧的方式來銷售，如圖1所示。