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          USB On-The-Go 工作原理分析和應(yīng)用研究

          作者: 時間:2013-11-08 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
            1994年,Intel,Compaq等七家軟硬件全球知名企業(yè)為了突破當(dāng)時PC使用串口和并口傳輸速度的限制,成立了通用串行總線開發(fā)者論壇( Implementers Forum, IF),并在1994年11月提出了 0.7版,到了1998年開始出現(xiàn)了支持USB 1.1的設(shè)備,他的高速性(USB1.1支持1.5 Mb/s和12 Mb/s兩種速度[1])和易用性迅速使之成為P C外設(shè)的寵兒。為了對抗1394速度的優(yōu)勢(1394可以達到400 Mb/s),1999年提出了US B 2.0規(guī)范的思想,2000年4月USB IF推出USB 2.0。USB 2.0向下兼容1.1,提供3種速度 ,最高可以達到480 Mb/s[2]。
            USB 1.1和2.0都是必須依賴于PC的,為了在一定程度擺脫對PC的完全依賴,有一定程度的主機功能,2001年12月推出了OTG 1.0,經(jīng)過6次修改,于2003年6月推出了USB OTG 1.0 a,正式成為一個達到市場實用的規(guī)范[3]。
            本文中分析討論了USB 2.0補充規(guī)范OTG的,并且針對目前數(shù)碼相機伴侶存在的問題,作者提出了自己的解決方案。
          1USB OTG的
            OTG補充規(guī)范對USB 2.0的最重要的擴展是其更具節(jié)能性的電源管理和允許設(shè)備以主機和外設(shè)兩種形式工作。OTG有兩種設(shè)備類型:兩用OTG設(shè)備(Dualrole device)和外設(shè)式OTG設(shè)備(Peripheralonly OTG device) 。兩用OTG設(shè)備完全符合USB 2.0規(guī)范,同時,他還要提供有限的主機能力和一個MiniAB插座、支持主機流通協(xié)議(Host Negotiatio n Protocol, HNP),并和外設(shè)式OTG設(shè)備一樣支持事務(wù)請求協(xié)議(Session Request Protocol, SRP)。當(dāng)作為主機工作時,兩用OTG設(shè)備可在總線上提供8 mA的電流,而以往標(biāo)準(zhǔn)主機則需要 提供100~500 mA的電流。
            2個兩用OTG設(shè)備連接在一起時可交替以主機和從機的方式工作,這個特點兼容了現(xiàn)有USB 規(guī)范主機/外設(shè)的結(jié)構(gòu)模型。OTG主機負責(zé)初始化數(shù)據(jù)通信的任務(wù),比如:總線復(fù)位、獲取USB 各種描述符和配置設(shè)備。這些配置完成后,2個OTG設(shè)備便可以分別以主機和從機方式傳輸信息,2個設(shè)備主從角色交換的過程由主機傳輸協(xié)議(HNP)定義。
            下面從5個方面說明OTG的。
          1.1主機(Adevice)和從機(Bdevice)的初始功能
            設(shè)備的初始功能是通過定義連接器來實現(xiàn)的。OTG定義了一個叫做MiniAB的袖珍插孔,他能直接接入MiniA或者MiniB插口,MiniAB有一個ID引腳 上拉至電源端,MiniA插頭有一個與地連接好的ID(R10 Ω),Mini B插頭有一個與地連接的開路ID引腳(R>100 kΩ)。當(dāng)2個OTG設(shè)備連接到一起的時候,MiniA插頭邊的ID引腳會注入一個“0”狀態(tài),MiniB插頭邊的ID引腳為 “1”,ID為0的OTG設(shè)備默認為主機(Adevice),ID為1的OTG設(shè)備默認為從機(B device)。圖1對上述內(nèi)容進行了圖解[4]。
          1.2對話請求協(xié)議SRP(Session Request Protocol)
            這個協(xié)議允許Adevice(可以是電池供電)在總線未使用時通過切斷Vbus來節(jié)省電源消耗,也為Bdevice啟動總線活動提供了一種方法。任何一個Adevice, 包括PC或便攜式電腦,都可以響應(yīng)SRP;任何一個Bdevice,包括一個標(biāo)準(zhǔn)USB外設(shè), 都可以啟動SRP;要求一個雙重功能設(shè)備既能啟動SRP,又能響應(yīng)SRP。
          1.3主機流通協(xié)議HNP(Host Negotiation Protocol)
            HNP是一種用來實現(xiàn)Adevice和Bdevice主機/從機轉(zhuǎn)換的協(xié)議(實際上是電纜的反轉(zhuǎn))。主/從機功能交換的結(jié)果表現(xiàn)在下列過程中:
            (1)利用上拉電阻來發(fā)送信號給從機。
            (2)Adevice可在Bdevice上設(shè)置“HNP Enable”特性。
            (3)Bdevice斷開上拉。
            (4)ADevice與上拉電阻相連,表明Adevice從屬于從機。
            (5)Adevice給Vbus供電。
            (6)Bdevice檢測Adevice的上拉。
            (7)復(fù)位/列舉/使用Adevice。
          1.4驅(qū)動程序[5]
            與PC主機不同,便攜式設(shè)備沒有便捷的方式和足夠的空間裝載新的驅(qū)動程序。因此,OTG 規(guī)范要求每個兩用OTG設(shè)備有一個支持的外設(shè)式OTG目標(biāo)設(shè)備的列表,列表中包括設(shè)備的類型和制造商等信息。
            與PC機不同,OTG兩用設(shè)備的驅(qū)動程序棧由USB主機棧和USB設(shè)備棧構(gòu)成以滿足兩種工作方式的需要。OTG驅(qū)動程序通過連接器的不同或者是否有NHP交換設(shè)備的工作方式來決定使用USB主機棧還是USB設(shè)備棧。
            當(dāng)OTG兩用設(shè)備以主機方式工作時,USB主機棧工作。其中的主機控制器驅(qū)動程序負責(zé)USB 主機棧與硬件端點的數(shù)據(jù)交換,USB驅(qū)動程序枚舉并保存設(shè)備的信息,目標(biāo)外設(shè)主機類驅(qū)動程序支持目標(biāo)設(shè)備列表里的設(shè)備。主機類驅(qū)動程序由芯片制造商提供,同時,OTG提供通用的主機類驅(qū)動程序(可以修改以用于非通用設(shè)備)。
            當(dāng)OTG兩用設(shè)備以從機方式工作時,USB設(shè)備棧工作。其中的設(shè)備控制器驅(qū)動程序負責(zé)USB 設(shè)備棧與硬件端點的數(shù)據(jù)交換,USB協(xié)議層負責(zé)處理USB協(xié)議規(guī)范,設(shè)備類驅(qū)動程序的功能取決于該兩用設(shè)備的功能(如數(shù)碼照相機、存儲設(shè)備、打印機等)。
            OTG驅(qū)動程序負責(zé)處理兩用OTG設(shè)備的工作方式轉(zhuǎn)換,同時,他還可以返回其結(jié)果(如設(shè)備是否支持HNP)并處理總線錯誤。應(yīng)用層程序通過OTG驅(qū)動程序開始或者結(jié)束一個傳輸事務(wù), 通過USB主機?;蛟O(shè)備棧與硬件層交換數(shù)據(jù)。 上拉電阻相關(guān)文章:上拉電阻原理

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