中心議題：

• 什麼是移動 USB？
• 為什麼應該在便攜式設備上實施移動 USB
  ？

摘要

當我們研究當今的一些小型便攜式設備時
，實際上都是指一些小型 PC。一般而言
，這些小型便攜式設備都擁有幾個 GB 的de存cun儲chu容rong量liang，用yong於yu存cun儲chu豐feng富fu的de內nei容rong。它ta們men的de功gong能neng通tong過guo多duo處chu理li器qi和he協xie處chu理li器qi來lai實shi現xian，且qie大da多duo數shu都dou擁yong有you多duo個ge無wu線xian接jie口kou。這zhe些xie小xiao型xing便bian攜xie式shi設she備bei同tong時shi還hai具ju有you數shu碼ma照zhao相xiang和he攝she像xiang功gong能neng，且qie它ta們men中zhong的de大da多duo數shu都dou為wei多duo媒mei體ti播bo放fang器qi——包括音樂和視頻播放。這些小型便攜式設備使用全功能操作係統，擁有與桌麵係統相似的應用程序，例如：電子表格、文檔
、PDF、電子郵件等等。因此，當我們研究這些設備時
，我們不能僅僅把它們當作是一個移動電話、MP3播放器或者數碼相機。正如 PC 已經大量地將 USB 作為標準接口一樣
，這些便攜式設備也是如此！然而，這些設備在給定的使用環境下，標準 USB 並不具有它們需要的一切。另一方麵
，移動 USB (USB-OTG) 是一種通過一個單獨、小插孔實現所有這些使用案例的理想有線接口
，它不再需要任何其他有線接口。

什麼是移動 USB
？

要想了解 USB OTG 是什麼
，我們首先必須了解標準 USB 的一些基本原理。為了了解 USB 的基本原理，我們必需追溯到 USB 1.0 規範發布之前的 20 世紀 90 年代早期，看看那個時候的 PC 是什麼樣子：
   
越來越多的用戶想把越來越多的外設連接到其 PC
   
各種外設端口（並行
、串行、P/S-2）的選擇開始給用戶帶來諸多問題
   
另外
，連接的多樣化一直困擾著普通用戶。
       
大多數用戶都不知道如何選擇端口
       
他們不知道端口存在的一些限製

2003 年 7 月，USB-OTG 作為 USB 2.0 規gui範fan的de補bu充chong標biao準zhun發fa布bu，其qi定ding義yi了le一yi類lei新xin的de設she備bei。此ci類lei設she備bei旨zhi在zai擴kuo展zhan外wai設she產chan品pin的de功gong能neng，以yi包bao括kuo有you限xian的de主zhu機ji功gong能neng。顧gu名ming思si義yi，該gai規gui範fan的de最zui初chu目mu標biao是shi一yi些xie消xiao費fei類lei便bian攜xie式shi設she備bei，即ji在zai無wu法fa使shi用yong計ji算suan機ji時shi終zhong端duan用yong戶hu可ke能neng想xiang要yao與yu之zhi共gong享xiang數shu據ju的de設she備bei。應ying用yong實shi例li包bao括kuo在zai兩liang部bu PDA 或手機之間共享聯係人信息
，兩部 DSC 或照相手機之間共享照片，或者直接從一部 DSC 或者 PDA 打印。與標準 USB 一樣，OTG 也是一種點對點、中央主控製器總線，不應作為一種點對點網絡連接。當連接到標準 USB 主機（例如：一台 PC）時， OTG 產品必須作為一個標準外設。OTG 補充標準主要介紹了某個設備在主機模式下時其必須如何工作的問題。

正如標準 USB 主機端口一樣
，必須為 OTG 主機提供電源。然而
，所需電源電流被限定在 8mA 以內。這不是一個最大值
；實際上
，不存在一個能夠提供的最大值。然而
，由於大多數可能的 OTG 支持產品都為電池供電
，因此在延長電池使用時間和為總線供電 USB 外設提供充足電力之間始終存在一種平衡關係。如果 OTG 產品提供大於 8mA 的最小電流，則顯然存在兩種大電源電流選項。一種是 100mA，其為所有低功耗 USB 總線供電外設規定的最大電流。它會使 OTG 設備能夠服務於大多數閃存驅動器，以及許多其他低功耗外設，例如：鍵盤或鼠標等。另一種是選擇 500mA 的標準 USB 主機端口。它可以讓 OTG 設備滿足任何總線供電 USB 外設的電源需求。

標準 USB 主機和 OTG 產品之間的第二個重要差異是 OTG 設備可能沒有一種為“未識別”設備添加驅動的簡單方法。這可能是兩個原因所致。首先，可能沒有一種向 OTG 設備加載新軟件的方法，特別是在 OTG 端口有連接其“新”外設的情況下。也就是說，一些 OTG 設備可能具有無線功能
，用以實現為未識別設備下載驅動的網絡連接
，其要求一種非常複雜的操作係統來實現。第二種潛在局限性是 OTG 設she備bei的de內nei存cun。這zhe些xie設she備bei都dou為wei操cao作zuo係xi統tong分fen配pei了le一yi個ge固gu定ding的de存cun儲chu容rong量liang。由you於yu缺que少shao開kai放fang式shi內nei存cun
，可ke能neng無wu法fa將jiang其qi他ta驅qu動dong程cheng序xu添tian加jia到dao這zhe一yi存cun儲chu空kong間jian中zhong。因yin此ci，OTG 設備必須提供所謂的“目標外設清單 (TPL)”，這就讓設備廠商可以準確地指定他們支持的外圍設備。USB 規範使用所謂的“USB 報頭”信息來識別每一種 USB 設備。任何設備的報頭的“前”兩個條都是“廠商識別號 (VID)”和“產品識別號 (PID)”。TPL 是一個 VID 和 PID 列表，可以為 OTG 主機所識別，並且可自動包含驅動程序來支持它。列表以一個文件結束

，該文件為操作係統的一部分。除這個嵌入設備中的文件以外，OTG 產品還必須隨一個文本版 TPL 銷售
，以供最終用戶參考。

由於可能無法在 OTG 設備上添加對新設備的支持，因此要求沒有“無提示”故障。換句話說
，如果最終用戶插入某個不支持設備（不在 TPL 中），一定會提示用戶錯誤消息。首選方法是在 OTG 設備的 LCD 或屏幕上顯示圖形或者文本消息。如果 OTG 設備沒有文本/圖形顯示器，則必須提供顯示消息的其他方法。例如，點亮特定 LED
，以特定形式讓 LED 閃爍，改變 LED 的顏色等等。無論選擇什麼樣的消息係統，都必須將消息通知最終用戶。
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在標準 USB 中，主機上的插孔被稱作“A”連接器

，而外圍設備上的插孔被稱作“B” 連接器。由於目標終端設備主要為一些小型移動消費類電子產品，因此標準“A”插孔對這些產品來說過大。按照 OTG 規範的原始版本
，這些新型連接器被稱作“迷你”連接器。隨後
，對該規範進行了修改
，以強製規定 OTG 設備的“微型”連接器。特別是，OTG 設備必須實施一個微型 AB 插孔。這種 AB 名命表示其為批量安裝在某個單一設備中的“A”和“B”插孔。該微型 AB 插孔可以插接微型 B 插頭或者微型 A 插頭。問題似乎很清楚：如果您插一個微型 A 插頭，則設備會為一個主機；如果您插一個微型 B 插頭，則其為一個外圍設備。但是，基於微型 AB 的產品如何知道插入的是什麼呢
？OTG 規範給標準 USB 係統的四個觸點又增加了一個觸點
，稱作 ID。由於 ID 引腳不在標準 USB 連接中，因此規範保留了這一點，並在 ID 引腳上定義了一個無連接，作為初始外圍設備。反過來，如果 ID 引腳接地，則設備扮演初始主機角色，如圖 1 所示。

如上所述，線纜方向決定著連接處兩個 OTG 設備扮演的設備角色。主機通信協議 (HNP) 定義了一種在主機和設備角色之間動態切換的方法。為什麼要切換角色呢
？如果我們查看圖 2，並考慮到每個 OTG 設備都必須包括一個 TPL，我們便能理解這種要求。左邊的設備在其 TPL 上有一台打印機，但其並“不”在打印機的 TPL 上。如果用戶“倒過來”插入線纜（如圖 2 所示），則(ze)如(ru)果(guo)不(bu)倒(dao)置(zhi)角(jiao)色(se)兩(liang)個(ge)設(she)備(bei)之(zhi)間(jian)的(de)通(tong)信(xin)便(bian)不(bu)可(ke)能(neng)進(jin)行(xing)。把(ba)線(xian)纜(lan)從(cong)兩(liang)個(ge)設(she)備(bei)取(qu)下(xia)，然(ran)後(hou)將(jiang)線(xian)纜(lan)端(duan)點(dian)倒(dao)過(guo)來(lai)再(zai)重(zhong)新(xin)連(lian)接(jie)
，便(bian)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)通(tong)信(xin)。OTG 規範內置到了協議中，以自動地應對這種情況。HNP 允(yun)許(xu)靜(jing)默(mo)和(he)自(zi)動(dong)角(jiao)色(se)倒(dao)置(zhi)
，從(cong)而(er)實(shi)現(xian)通(tong)信(xin)。相(xiang)比(bi)強(qiang)製(zhi)規(gui)定(ding)用(yong)戶(hu)斷(duan)開(kai)線(xian)纜(lan)然(ran)後(hou)倒(dao)置(zhi)，這(zhe)樣(yang)做(zuo)提(ti)高(gao)了(le)最(zui)終(zhong)用(yong)戶(hu)體(ti)驗(yan)。正(zheng)因(yin)這(zhe)樣(yang)
，需(xu)要(yao)注(zhu)意(yi)的(de)主(zhu)機(ji)通(tong)常(chang)為(wei) A 設備但卻並非始終如此，這一點很重要。

會話請求協議 (SRP) 實現了根據“主機”設備需要開/關總線電源的方法，以在不需要通信時省電。許多 OTG 目標終端設備均為電池供電設備。延長電池使用時間對於廠商和最終用戶來說都是最為重要的事情。考慮到這一點，OTG 連接中的 A 設備（由線纜方向表示）可以關閉總線電源，並轉入延長電池使用時間的睡眠模式。如果需要，它還允許 B 設備也進入睡眠模式。然而，最終用戶可能希望再次啟動通信，並在 B 設備上發起該請求。SRP 允許 B 設備請求 A 設備開啟 VBUS 電源，並發起一個會話。OTG 會話被定義為 A 設備持續提供 VBUS 電源的時間。要喚醒 A 設備，B 設備首先向 D+ 線產生脈衝
，然後向 VBUS 線脈衝來喚醒 A 設備。A 設備探測到該脈衝（A 設備可以響應任何一個脈衝行為）
，從而使其開啟 VBUS，並開始一個會話。SRP 協議比這種簡單的例子更加複雜。它還必須能夠區分在線纜另一端是一台普通 PC 還是 OTG 設備。通過向 VBUS 線提供測定電流量並注意產生的電壓，可以做出相關決定。請注意，在圖 2 所示實例中，必須提供電源的 A 設備是打印機，它在會話中實際上為外圍設備。
為什麼應該在便攜式設備上實施移動 USB
？

如前所述，USB OTG 規範已經發布了五年多時間，而采用率卻緩慢滯後。因此

，許多人提出如下問題：
   
OTG 的真正好處是什麼？
   
我的設備中為什麼需要它？

首先，讓我們再來看原始目標設備——便攜式消費類電子產品：手機
、PDA、數碼照相機、MP3 播放器等等。這些設備中
，幾乎 100% 都使用 USB 作為連接當今的 PC 和共享數據的方法。當前所有這些設備也都擁有其他一些接口——電池充電電源、音頻輸入/輸出、視頻輸出、同非 PC 設備通信功能等等。然而，隨著體積變得越來越小，去除/減少這種要求外部插孔空間的能力便顯得極其重要。

USB 設計論壇（USB-IF

，USB 行業協會）已製訂或正在製定多項措施，旨在滿足這些便攜式設備的諸多需求，這些需求已經超出了原始 USB 規範的初始能力/範圍。其包括使用 USB 連接電池充電功能、更小型的微型連接器以及手機音頻等三個關鍵方麵。當您把這些計劃措施組合起來
，並同 USB OTG 規範結合後，您便可以僅需一個單獨的小型插孔來滿足便攜式設備的所有有線連接需求，就可以實現全部這種功能。
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首先
，讓我們來看看在電池充電方麵正在進行的一些工作。初始 USB 規範並未將電池充電作為正常使用情形的一部分。然而
，通過定義外圍設備如何使用 5V/500mA 電源，可知設備不能使用這種電源進行充電沒有任何理由。設備必須滿足所有標準 USB 電源規範
，工作期間絕不能超出 500mA 的電流消耗，未配置時低於 100 mA
，並且在 PC 處於待機模式下時低於 500A。

通過強製規定在中國銷售的所有新型手持終端都必須使用其 USB 接口充電，中國政府已將其提升到法律層麵。通過標準 USB 端口連接或者專用 USB 充電器可以滿足這種規定。USB 充電器是一種連接交流電但在輸出端有一個 USB 插頭的電源。數據線保持開路，這樣設備便不會嚐試通信。很明顯，電池限製並不相同，因為其不再是一個提供電源的 USB 主(zhu)機(ji)。他(ta)們(men)已(yi)經(jing)製(zhi)訂(ding)出(chu)了(le)一(yi)種(zhong)關(guan)於(yu)這(zhe)些(xie)充(chong)電(dian)器(qi)的(de)規(gui)範(fan)，這(zhe)樣(yang)充(chong)電(dian)器(qi)便(bian)可(ke)用(yong)於(yu)所(suo)有(you)手(shou)持(chi)終(zhong)端(duan)。這(zhe)樣(yang)，每(mei)次(ci)您(nin)購(gou)買(mai)一(yi)種(zhong)新(xin)的(de)設(she)備(bei)時(shi)，手(shou)持(chi)終(zhong)端(duan)廠(chang)商(shang)便(bian)無(wu)需(xu)再(zai)提(ti)供(gong)一(yi)種(zhong)新(xin)的(de)充(chong)電(dian)器(qi)，也(ye)就(jiu)是(shi)說(shuo)任(ren)何(he)充(chong)電(dian)器(qi)都(dou)可(ke)以(yi)用(yong)於(yu)所(suo)有(you)的(de) USB 設備。另外，USB-IF 有了一些最新的進展


，其定義了一種讓電池供電設備（不管是支持 OTG 還是標準外設）探測連接是標準 USB 主機連接還是專用 USB 充電器的方法。這樣做的目的是確保 USB 設備不受不同廠商開發的充電器的損害。 關鍵問題之一是 OTG 產品將如何在其電池耗盡時管理 VBUS 電dian流liu輸shu出chu。一yi般ban而er言yan，在zai首shou次ci連lian接jie時shi，對dui耗hao盡jin電dian池chi再zai充chong電dian要yao求qiu一yi個ge大da電dian流liu尖jian峰feng來lai讓rang電dian池chi達da到dao某mou個ge基ji本ben閾yu值zhi，以yi管guan理li設she備bei平ping衡heng。然ran而er，如ru果guo這zhe種zhong充chong電dian是shi通tong過guo標biao準zhun USB 主機連接進行的，則不可能滿足 USB 規範。因此
，終端設備廠商必須在其電源管理設計階段處理耗盡電池問題。

如上所述，最初發布的 OTG 規範定義了迷你連接器。盡管迷你 B 已經成為許多小型外圍設備的標準連接器，但卻發現這種迷你 AB 不(bu)足(zu)以(yi)滿(man)足(zu)這(zhe)些(xie)設(she)備(bei)的(de)所(suo)有(you)要(yao)求(qiu)。對(dui)許(xu)多(duo)空(kong)間(jian)敏(min)感(gan)型(xing)應(ying)用(yong)來(lai)說(shuo)，它(ta)還(hai)不(bu)夠(gou)小(xiao)。其(qi)中(zhong)，更(geng)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)這(zhe)種(zhong)接(jie)口(kou)的(de)穩(wen)健(jian)性(xing)。人(ren)們(men)關(guan)心(xin)的(de)是(shi)
，對(dui)於(yu)這(zhe)些(xie)便(bian)攜(xie)式(shi)設(she)備(bei)會(hui)承(cheng)受(shou)的(de)可(ke)能(neng)使(shi)用(yong)次(ci)數(shu)而(er)言(yan)，插(cha)/拔(ba)生(sheng)命(ming)周(zhou)期(qi)並(bing)不(bu)夠(gou)長(chang)。最(zui)終(zhong)的(de)改(gai)進(jin)是(shi)增(zeng)加(jia)一(yi)個(ge)鎖(suo)閉(bi)機(ji)製(zhi)，來(lai)防(fang)止(zhi)意(yi)外(wai)線(xian)纜(lan)拔(ba)取(qu)。這(zhe)種(zhong)接(jie)口(kou)可(ke)以(yi)取(qu)代(dai)便(bian)攜(xie)式(shi)設(she)備(bei)的(de)所(suo)有(you)其(qi)他(ta)有(you)線(xian)接(jie)口(kou)，從(cong)而(er)節(jie)省(sheng)空(kong)間(jian)和(he)成(cheng)本(ben)。

重要的新進展是要在 USB-OTG 手持終端和 USB 手持終端之間定義一種標準接口的計劃。這是一種新型設備類型，其將定義一種標準接口，允許添加手機支持功能的所有 OTG 型電話/MP3 播放器/視頻播放器，作為播放和麥克風輸入的數字 USB shouchishebeizhuji。youyugaishouchishebeijianglianjieyigedianchigongdianshebei
，bingjiyoukenenghuiconggaishebeijieshousuoyouqidianyuan，yinciguanzhugonghaoduigaishouchizhongduanshebeieryanzhiguanzhongyao。tashidecileiyinpinzhongxinchanpindechangshangnenggouquchuqichanpinde 2.5mm 音頻接口，使用已經存在的 USB 接口。

我們在研究當今的一些便攜式消費類電子設備時，發現它們實際上都是一些小型 PC，其擁有許多與 PC 相同的特性，包括存儲容量、多處理器、多無線（以及有線）接口、多媒體功能、全功能操作係統和許多類桌麵係統應用程序。如果 PC 用戶已經從 USB 獲得了實際的益處，那麼便攜式設備也可以將這些好處擴展至其用戶便是合理的！