USB HOST與 USB OTG的區別及工做原理

在SmartQ 7上面,同時存在USB HOST與 USB OTG兩個接口,我想問一下,這兩個接口有什麼區別麼?我怎麼認爲HOST屬因而多餘呢? 麻煩高手解答,感激涕零!!!html

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零 USB背景知識

USB是一種數據通訊方式,也是一種數據總線,並且是最複雜的總線之一。ui

硬件上,它是用插頭鏈接。一邊是公頭(plug),一邊是母頭(receptacle)。例如,PC上的插座就是母頭,USB設備使用公頭與PC鏈接。url

目前USB硬件接口分三種,普通PC上使用的叫Type;原來諾基亞功能機時代的接口爲Mini USB;目前Android手機使用的Micro USB。spa

Host.net

USB是由Host端控制整個總線的數據傳輸的。單個USB總線上,只能有一個Host。code

OTGorm

On The Go,這是在USB2.0引入的一種mode,提出了一個新的概念叫主機協商協議(Host Negotiation Protocol),容許兩個設備間商量誰去當Host。htm

預瞭解更多USB知識,請參考USB官網以及下面這篇文章: http://www.crifan.com/files/doc/docbook/usb_basic/release/html/usb_basic.htmlblog

USB HOST/DEVICE/OTG概念:

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OTG控制器能夠作host,也能作device,控制器的角色通常由USB ID電平來決定。完整的USB2.0 OTG 控制器硬件信號以下:

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USB_ID:輸入信號,由 USB OTG 協議定義,用於識別 USB 口所接設備的默認角色(host or device)。USB_ID 默認上拉,處於 device 情況,若是要控制器進入 host 狀態,需外接 mini-A 口或 micro-A 口將 USB_ID 短接到地。

也能夠由軟件進行強制切換,經過控制 /sys/bus/platform/drivers/usb20_otg/force_usb_mode 實現,能夠有以下三種值:

  1. 由硬件即USB ID決定
  2. 強制 host模式
  3. 強制 device模式

HOST模式和OTG模式區別

OTG和HOST的區別就是HOST支持的設備多一點,但須要有對應的從設備接口鏈接才能實現數據傳輸,而OTG傳輸方便,不須要別的機器上有從設備的接口就能傳輸。

USB OTG的工做原理

OTG補充規範對USB 2.0的最重要的擴展是其更具節能性的電源管理和容許設備以主機和外設兩種形式工做。OTG有兩種設備類型:兩用OTG設備(Dualrole device)和外設式OTG設備(Peripheralonly OTG device) 。兩用OTG設備徹底符合USB 2.0規範,同時,他還要提供有限的主機能力和一個MiniAB插座、支持主機流通協議(Host Negotiatio n Protocol, HNP),並和外設式OTG設備同樣支持事務請求協議(Session Request Protocol, SRP)。看成爲主機工做時,兩用OTG設備可在總線上提供8 mA的電流,而以往標準主機則須要 提供100~500 mA的電流。

2個兩用OTG設備鏈接在一塊兒時可交替以主機和從機的方式工做,這個特色兼容了現有USB 規範主機/外設的結構模型。OTG主機負責初始化數據通訊的任務,好比:總線復位、獲取USB 各類描述符和配置設備。這些配置完成後,2個OTG設備即可以分別以主機和從機方式傳輸信息,2個設備主從角色交換的過程由主機傳輸協議(HNP)定義。

 

1.1主機(Adevice)和從機(Bdevice)的初始功能

設備的初始功能是經過定義鏈接器來實現的。OTG定義了一個叫作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插頭有一個與地鏈接好的ID(R<10 Ω),Mini B插頭有一個與地鏈接的開路ID引腳(R>100 kΩ)。當2個OTG設備鏈接到一塊兒的時候 ,MiniA插頭邊的ID引腳會注入一個「0」狀態,MiniB插頭邊的ID引腳爲 「1」,ID爲0的OTG設備默認爲主機(A device),ID爲1的OTG設備默認爲從機(B device)。圖1對上述內容進行了圖解。

1.2 對話請求協議SRP(Session Request Protocol)

這個協議容許Adevice(能夠是電池供電)在總線未使用時經過切斷Vbus來節省電源消耗,也爲Bdevice啓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,均可以響應SRP;任何一個Bdevice,包括一個標準USB外設, 均可以啓動SRP;要求一個雙重功能設備既能啓動SRP,又能響應SRP。

1.3 主機流通協議HNP(Host Negotiation Protocol)

HNP是一種用來實現Adevice和Bdevice主機/從機轉換的協議(其實是電纜的反轉)。主/從機功能交換的結果表如今下列過程當中:

(1)利用上拉電阻來發送信號給從機。
  (2)A device可在B device上設置「HNP Enable」特性。
  (3)B device斷開上拉。
  (4)A Device與上拉電阻相連,代表A device從屬於從機。
  (5)A device給Vbus供電。
  (6)B device檢測A device的上拉。
  (7)復位/列舉/使用A device。

1.4 驅動程序

與PC主機不一樣,便攜式設備沒有便捷的方式和足夠的空間裝載新的驅動程序。所以,OTG 規範要求每一個兩用OTG設備有一個支持的外設式OTG目標設備的列表,列表中包括設備的類型和製造商等信息。

與PC機不一樣,OTG兩用設備的驅動程序棧由USB主機棧和USB設備棧構成以知足兩種工做方式的須要。OTG驅動程序經過鏈接器的不一樣或者是否有NHP交換設備的工做方式來決定使用USB主機棧仍是USB設備棧。

當OTG兩用設備以主機方式工做時,USB主機棧工做。其中的主機控制器驅動程序負責USB 主機棧與硬件端點的數據交換,USB驅動程序枚舉並保存設備的信息,目標外設主機類驅動程序支持目標設備列表裏的設備。主機類驅動程序由芯片製造商提供,同時,OTG提供通用的主機類驅動程序(能夠修改以用於非通用設備)。

當OTG兩用設備以從機方式工做時,USB設備棧工做。其中的設備控制器驅動程序負責USB 設備棧與硬件端點的數據交換,USB協議層負責處理USB協議規範,設備類驅動程序的功能取決於該兩用設備的功能(如數碼照相機、存儲設備、打印機等)。   

OTG驅動程序負責處理兩用OTG設備的工做方式轉換,同時,他還能夠返回其結果(如設備是否支持HNP)並處理總線錯誤。應用層程序經過OTG驅動程序開始或者結束一個傳輸事務, 經過USB主機棧或設備棧與硬件層交換數據。

1.5 數據流模型

OTG主機和設備被劃分爲功能層、USB設備層和USB接口層3個不一樣層次,如圖2所示。

USB接口層爲OTG主機和OTG設備提供物理鏈接,USB系統軟件使用主機控制器來管理主機與 USB設備的數據傳輸。USB系統軟件相對於主機控制器而言,處理的是以客戶角度觀察的數據傳輸及客戶與設備的交互。USB設備層爲USB主機系統軟件提供一個可用的邏輯設備。主機經過與之功能匹配的客戶軟件實現其各類功能。   

OTG設備與以往的USB設備同樣有兩種通道:數據流通道和消息通道。數據流通道沒有定義好的結果,而消息通道則有固定的結構。可是,每一個通道都有必定的帶寬、傳輸類型、傳輸方向和緩衝區大小。自供電設備配置一個默認的控制通道,由他提供該設備的配置和狀態等信息。

一問一答:

  1. 什麼是USB OTG?

     USB OTG是USB 2.0的補充規範

2. USB OTG針對USB 2.0的最重要擴展是什麼?     更具節能性的電源管理和容許設備以主機和外設兩種形式工做。 3. USB2.0中定義三種類型:

HOST(主機),Device(設備), HUB

OTG新增兩種設備: Dual-role device(兩用設備),Perip-heral-only OTG device(OTG外設)

  1. USB 2.0中定義了三種鏈接器對(插頭和插座):

Standard-A(主機),Standard-B(外設),Mini-B(較小的外設)

OTG新增插頭: Mini-A

OTG新增插座: Mini-A和Mini-AB(同時支持Mini-A或Mini-B的插頭)

其中插頭和插座內部的塑料顏色:Mini-A爲白色,Mini-B爲黑色,Mini-AB爲灰色

  1. USB 2.0中定義了兩種電纜:

Standard-A至Standard-B,  Standard-A至Mini-B OTG增長的兩種電纜:Mini-A至Standard-B, Mini-A至Mini-B 6. OTG的Dual-role device(兩用設備)必須具有:

  1. 有限的主機能力

  2. 可做爲全速的外設(可選的高速方式)

  3. 可做爲全速的主機(可選的低速或高速方式)

  4. OTG目標設備的列表及驅動程序

5)支持SRP,HNP

6)一個Mini-AB插座

7)VBUS上不小於8mA的電流輸出

8)與用戶通信的方式

  1. Perip-heral-only OTG device(OTG外設):
  • 是普通的USB外設

  • 支持SRP

  • 一個Mini-B插座(不能使用Mini-AB)

  1. Android usb如何實現既能夠發現accessory設備,同時也能夠發下host設備

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