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　　USB是目前流行的有線電連接技術，但它是屬于外圍連接主機的架構，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充當中介的角色，這在數字家庭網絡中尤其重要。而USB On-The-Go (OTG) 正是要提供這樣的解決方案。

　　技術挑戰

　　USB OTG標準除了對裝置做出新的定義(A裝置是主機，B裝置是外圍)以外，也同時對移動裝置的設計規格，提出了許多嚴格的規范。其中，電源的管理是最大的挑戰，例如：USB OTG規定以電池供電的移動裝置，必須能夠利用普通的鋰離子或鋰高分子(lithium polymer)電池產生一個5V的電壓。此外，它還定義了一個電壓，用來監控和管理省電模式。

　　一個OTG裝置的電源管理系統必須能輸出一個4.4V～5.25V的電壓，其電流至少要有8 mA。因此，對于大多數移動裝置而言，其電壓轉換器(voltage converter)必須要能夠將3V～4.2V的電壓轉換成4.4V～5.25V的電壓。使用高效率的電壓轉換器，是維持電池壽命所必備的條件。

　　USB OTG也規定電壓上升時間不能超過100 ms，以應付外圍裝置需求大量的電流。在這種情況下，A裝置必須關閉VBus，并結束對話(session)。因此，電壓轉換器的開啟(turn-on)時間最好能小于數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。實作上，電壓偵測器的無負載電流量(quiescent current)必須非常小，以達到省電的要求。尤其是2.0V的電壓偵測器更需要如此，因為當A裝置關閉總線時，它仍然可以透過此電壓偵測器，知道有“對話請求通信協議(Session Request Protocol;SRP)”的信號來臨。USB OTG也具有另一個USB沒有的功能：B裝置在省電模式下，它仍然可以叫醒。

　　當VBus未供電時，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，但是標準的USB主機至少必須有96F。電容值如此規定的目的，是要讓OTG裝置的電容值(最大6.5F)與標準USB主機的電容值(最小96F)做一區分，電壓偵測器必須將電容的充電時間考慮進去，以使兩個6.5F的電容能實時充電超過2.1V，這是兩個OTG裝置互相連接時所必需的;而OTG裝置和標準的USB主機互相連接時，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方是否是OTG裝置或是標準的USB主機。這是很重要的，因為標準的USB主機并沒有發送SRP信號的能力，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。

　　OTG裝置是可以直接使用電壓轉換器，來提供VBus脈沖信號。但是，這種方法會浪費掉功率。比較好的方法是使用電流源，因為它不需要考慮到電容的充電時間，簡化了計時(timing)作業。電流源對電容充電，可以提供線性的電壓鋸齒(ramp)脈沖;相較之下，電壓源對電阻電容(RC)充電時，會產生指數曲線，這不是VBus所要的理想脈沖。

　　USB OTG規定，在B裝置可以開始發出SRP信號之前，在初始化條件中有一項是VBus必須小于0.8V。為了要讓VBus的電壓準位能夠迅速降低，加速SRP作業，可以藉由切換至一個下拉(pull-down)電阻來釋放VBus的電能。不過，對此放電電阻的唯一限制是，它的電流不能超過8 mA，因為若超過8 mA，就等于OTG裝置開機時的工作電流了。

　　與上述的硬件實體層挑戰一樣，OTG軟件堆棧的挑戰也很艱巨。其實，單純的OTG軟件主要僅包含OTG應用程序和驅動程序兩種而已。但是，若OTG裝置本身又兼具USB主機與外圍的角色，那么像OHCI、UHCI、EHCI、類別驅動程序(主機端)、功能驅動程序(外圍端)等標準的USB軟件堆棧都必須具備才行。這是因為USB OTG是USB 2.0的補充標準，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。

　　廠商的最近發展

　　目前投入USB OTG業者除巨盛外，尚有揚智，但巨盛研發的腳步最快，也是率先提供整合單芯片OTG控制芯片的IC設計公司。

　　巨盛電子和揚智科技是目前在***地區IC設計公司中，有公開推出USB OTG控制芯片的公司。巨盛于2003年2月發表的CSC1221 USB OTG控制芯片，可以實現硬盤和MP3的應用，并通過USB-IF的認證，取得USB OTG Logo。巨盛共推出三款OTG應用芯片，分別應用在數字相機、隨身碟、隨身硬盤、橋接器等計算機外設儲存裝置。巨盛原本是設計傳呼器(pager)芯片，但是隨著傳呼器市場的沒落，該公司積極轉型，鎖定USB相關芯片，與柏士 (Cypress)、飛利浦、創惟等公司搶奪市場大餅。

　　2004年4月揚智科技(目前已經被聯發科購并)正式對外公布480 Mbps高速的支持PIO/DMA接口的USB 2.0 OTG控制芯片，型號M5636，如附圖二所示。此芯片也通過了USB-IF和USB OTG的認證。

　　M5636具有低功率損耗和高整合度的優點。透過M5636的8/16位PIO/DMA接口，8/16位的微控制器(MCU)可以對外與其它的USB OTG裝置通信，因此能夠廣泛地應用于各種數字移動裝置中，這包含高階掃描機、打印機、數字相機、數字攝錄像機(camcorder)、多功能打印機(multi-function printer)、數字復印機、PDA、多媒體手機、可攜式媒體播放機、網絡和通信設備。

　　揚智最先是開發出一款能支持IDE接口的USB 2.0 OTG控制芯片，型號M5637。新產品—M5636—的推出將奠定該公司在多媒體外圍市場的地位。不過，揚智自從被聯發科購并以后，公司股價一蹶不振，這是否會影響到該公司未來在USB OTG技術的投資開發，值得繼續觀察。此外，創惟是很早就開發出USB 2.0控制芯片的國內IC設計公司，其標準的USB產品線很齊全，但該公司至今尚未推出與OTG相關的控制芯片來。

　　技術對策

　　如前面介紹的，USB OTG的模擬與混合信號技術門坎很高，在***地區IC設計業中，雖然有從事開發模擬與混合IC、電源IC的廠商，例如：立锜、富鼎……，但是，他們的產品都屬于分散的獨立組件，也分別擁有他們各自的智財權(IP)，無法對下游的OEM或ODM廠商提供完整的解決方案—系統級單芯片(SoC)。

　　針對這樣的市場需求，2004年4月，聯華電子(聯電)與提供數字和混合信號，以及高速USB OTG IP的葡萄牙商Chipidea公司共同合作，將Chipidea的CI12323ul USB高速OTG實體層(PHY)IP核心，提供給聯電的客戶進行設計生產用。此IP已經通過聯電0.13微米制程驗證，在聯電Gold IP方案中達到“銀級”水準。

　　在此之前，Chipidea的USB OTG高速核心CI12295ug也已通過聯電的0.18微米制程驗證。CI12323ul USB OTG是一種能支持UTMI+的高速實體層IP，并且不管在主機、一般裝置或兼具兩種功能的應用設備上皆可使用。CI12323ul的開發套件包含所有的后端數據(GDSII，布局與布線摘要與計時信息)，以及一個仿真模型：包括快速啟動的測試平臺(testbench)和內容涵蓋規格、測試、裝配和生產的詳細特性報告等文件。CI12323ul的核心面積為0.9平方公厘，而在高速傳輸模式下，最大電流消耗僅達47 mA，這對USB OTG設計商而言，算是不錯的解決方案。

　　由于攜帶式消費性電子產品，在市場上的設計需要非常殷切，所以USB OTG設計業者對CI12323ul的IP核心很感興趣。采用聯電的經過驗證之0.13微米制程平臺的模擬與混合信號芯片設計者，可以透過聯電的Gold IP方案取得Chipidea的USB 2.0 OTG IP核心。

　　目前有極少數的***地區IC設計業者，是向Mentor Graphics…等境外EDA公司購買開發工具，來自行開發OTG實體層IP核心;大多數是直接向類似Chipidea這樣的公司購買完整的OTG實體層IP核心，再來開發自己的OTG控制芯片。至于OEM或ODM廠商則是向Jungo等境外軟件公司購買USB OTG軟件堆棧，且這些公司已經開始雇用少數的印度籍軟件工程師在***地區工作。

　　結語

　　過度仰賴外商提供的IP核心，畢竟不是長久之計。不過，短期內，***地區并沒有能夠自行開發USB OTG實體層IP核心的廠商存在，也很難有類似Jungo這樣的公司誕生，即使前面介紹過的巨盛和揚智，也都是借助于境外廠商所提供的工具和技術支持才能開發成功的。

　　2004年下半年，***地區電子業股市明顯下跌，或多或少會影響到廠商們對開發新產品的意愿。此外，受到通貨膨脹的威脅，展望2005年的消費性電子產品市場，是否仍能維持成長的趨勢，也攸關著USB OTG芯片的成長。