USB på farten- USB On-The-Go

USB On-The-Go-logoet
USB On-The-Go-adapter til USB-B Micro-opladningsporte på smartphones og tabletcomputere uden dedikeret USB-A-port

USB On-The-Go ( USB OTG eller bare OTG ) er en specifikation, der først blev brugt i slutningen af ​​2001, der gør det muligt for USB-enheder , f.eks. Tablets eller smartphones , at fungere som en vært, så andre USB- enheder, såsom USB-flashdrev , digitale kameraer , mus eller tastaturer , der skal fastgøres til dem. Brug af USB OTG gør det muligt for disse enheder at skifte frem og tilbage mellem rollerne som vært og enhed. En mobiltelefon læser muligvis fra flytbare medier som værtenhed, men præsenterer sig selv som en USB -masselagringsenhed, når den er tilsluttet en værtscomputer.

USB OTG introducerer konceptet om en enhed, der udfører både master- og slaveroller - hver gang to USB -enheder er tilsluttet, og en af ​​dem er en USB OTG -enhed, etablerer de et kommunikationsforbindelse . Enheden, der styrer linket, kaldes master eller host, mens den anden kaldes slave eller perifer.

USB OTG definerer to roller for enheder: OTG A-enhed og OTG B-enhed, der angiver, hvilken side der leverer strøm til linket, og som i første omgang er værten. OTG A-enheden er en strømleverandør, og en OTG B-enhed er en strømforbruger. I standardlinkkonfigurationen fungerer A-enheden som en USB-vært, mens B-enheden fungerer som en perifer USB-enhed. Værts- og perifertilstandene kan udveksles senere ved hjælp af Host Negotiation Protocol (HNP).

Hver enheds indledende rolle blev defineret ved hjælp af hvilket ministik en bruger indsætter i sin beholder.

Oversigt

En USB OTG -opsætning, der involverer et antal enheder

Standard USB bruger en master/slave arkitektur; en vært fungerer som master -enhed for hele bussen, og en USB -enhed fungerer som en slave. Hvis der implementeres standard USB, skal enheder påtage sig den ene eller den anden rolle, hvor computere generelt er konfigureret som værter, mens (f.eks.) Printere normalt fungerer som slaver. I mangel af USB OTG implementerede mobiltelefoner ofte slavefunktionalitet for let at overføre data til og fra computere. Sådanne telefoner, som slaver, kunne ikke let forbindes til printere, da de også implementerede slaverollen. USB OTG løser dette problem direkte.

Når en enhed tilsluttes USB-bussen, opretter master-enheden eller værten kommunikation med enheden og håndterer serviceudbydelse (værtens software muliggør eller udfører den nødvendige datahåndtering, såsom filhåndtering eller anden ønsket form for datakommunikation eller funktion). Det gør det muligt for enhederne at blive meget forenklet i forhold til værten; for eksempel indeholder en mus meget lidt logik og er afhængig af værten til at udføre næsten alt arbejdet. Værten kontrollerer alle dataoverførsler over bussen, idet enhederne kun er i stand til at signalere (ved afstemning), at de kræver opmærksomhed. For at overføre data mellem to enheder, f.eks. Fra en telefon til en printer, læser værten først dataene fra den ene enhed og skriver den derefter til den anden.

Mens master-slave-arrangementet fungerer for nogle enheder, kan mange enheder fungere enten som master eller som slave afhængigt af hvad der ellers deler bussen. For eksempel er en computerprinter normalt en slaveenhed, men når et USB -flashdrev, der indeholder billeder, tilsluttes printerens USB -port uden computer til stede (eller i det mindste slukket), ville det være nyttigt for printeren at tage på værtens rolle, så den kan kommunikere direkte med flashdrevet og udskrive billeder fra den.

USB OTG genkender, at en enhed kan udføre både master- og slaveroller, og ændrer så subtilt terminologien. Med OTG kan en enhed enten være en vært, når den fungerer som en linkmaster, eller en "perifer", når den fungerer som en link slave. Valget mellem vært og perifere roller håndteres udelukkende af hvilken ende af kablet enheden er forbundet til. Enheden, der er forbundet til "A" -enden af ​​kablet ved opstart, kendt som "A-enhed", fungerer som standardværten, mens "B" -enden fungerer som standardudstyr, kendt som "B- enhed ".

Efter første opstart fungerer opsætningen for bussen, som den gør med den normale USB-standard, hvor A-enheden konfigurerer B-enheden og administrerer al kommunikation. Men når den samme A-enhed er sluttet til et andet USB-system, eller en dedikeret vært bliver tilgængelig, kan den blive en slave.

USB OTG udelukker ikke at bruge en USB-hub , men det beskriver værts-perifer rollebytte kun i tilfælde af en en-til-en-forbindelse, hvor to OTG-enheder er direkte forbundet. Rolleskift fungerer ikke gennem et standardhub, da den ene enhed fungerer som en vært og den anden som en perifer enhed, indtil de er afbrudt.

specifikationer

USB OTG er en del af et supplement til Universal Serial Bus (USB) 2.0 -specifikationen, der oprindeligt blev aftalt i slutningen af ​​2001 og senere revideret. Den seneste version af tillægget definerer også adfærd for en Embedded Host, der har målrettede evner og den samme USB Standard-A-port, der bruges af pc'er.

SuperSpeed ​​OTG -enheder, Embedded Hosts og periferiudstyr understøttes via USB OTG og Embedded Host Supplement til USB 3.0 -specifikationen.

Protokoller

USB OTG og Embedded Host Supplement til USB 2.0 -specifikationen introducerede tre nye kommunikationsprotokoller :

Vedhæft detektionsprotokol (ADP)
Tillader en OTG-enhed, en integreret vært eller en USB-enhed at bestemme vedhæftningsstatus, hvis der ikke er strøm til USB-bussen, hvilket muliggør både indsættelsesbaseret adfærd og mulighed for at vise vedhæftningsstatus. Det gør det ved periodisk at måle kapacitansen på USB -porten for at afgøre, om der er tilsluttet en anden enhed, et dinglende kabel eller intet kabel. Når der registreres en stor nok ændring i kapacitans til at angive tilslutning af enheden, forsyner en A-enhed strøm til USB-bussen og leder efter enhedsforbindelse. På samme tid vil en B-enhed generere SRP (se nedenfor) og vente på, at USB-bussen får strøm.
Session Request Protocol (SRP)
Tillader begge kommunikationsenheder at styre, når linkets power -session er aktiv; i standard USB er det kun værten, der er i stand til det. Det giver fin kontrol over strømforbruget, hvilket er meget vigtigt for batteridrevne enheder som f.eks. Kameraer og mobiltelefoner. OTG'en eller den integrerede vært kan lade USB -forbindelsen være uden strøm, indtil den eksterne enhed (som kan være en OTG eller standard USB -enhed) kræver strøm. OTG og integrerede værter har typisk lidt batteristrøm til overs, så forlader USB -forbindelsen uden strøm hjælper med at forlænge batteriets levetid.
Host Negotiation Protocol (HNP)
Tillader de to enheder at udveksle deres vært/perifere roller, forudsat at begge er OTG-enheder med dobbelt rolle. Ved at bruge HNP til at vende værter/perifere roller, er USB OTG-enheden i stand til at opnå kontrol over dataoverførselsplanlægning. Enhver OTG-enhed er således i stand til at starte dataoverførsel via USB OTG-bus. Den seneste version af tillægget introducerede også HNP -afstemning, hvor værtsenheden periodisk poller periferienheden under en aktiv session for at afgøre, om den ønsker at blive vært.
HNP's hovedformål er at rumme brugere, der har tilsluttet A- og B -enhederne (se nedenfor) i den forkerte retning til den opgave, de vil udføre. For eksempel er en printer tilsluttet som A-enheden (vært), men kan ikke fungere som vært for et bestemt kamera, da den ikke forstår kameraets repræsentation af udskriftsjob. Når kameraet ved, hvordan man taler med printeren, vil printeren bruge HNP til at skifte til slaverollen, hvor kameraet bliver værten, så billeder gemt på kameraet kan udskrives uden at koble kablerne til igen. De nye OTG -protokoller kan ikke passere gennem en standard USB -hub, da de er baseret på elektrisk signalering via en dedikeret ledning.

USB OTG og Embedded Host Supplement til USB 3.0 -specifikationen introducerer en ekstra kommunikationsprotokol:

Role Swap Protocol (RSP)
RSP opnår det samme formål som HNP (dvs. rollebytte) ved at udvide standardmekanismer fra USB 3.0 -specifikationen. Produkter, der følger USB OTG og Embedded Host Supplement til USB 3.0 -specifikationen, skal også følge USB 2.0 -tillægget for at opretholde bagudkompatibilitet. SuperSpeed ​​OTG-enheder (SS-OTG) er påkrævet for at understøtte RSP. SuperSpeed ​​Peripheral Capable OTG-enheder (SSPC-OTG) er ikke påkrævet for at understøtte RSP, da de kun kan fungere på SuperSpeed ​​som en perifer enhed; de har ingen SuperSpeed ​​-vært og kan derfor kun bytte rolle ved hjælp af HNP ved USB 2.0 -datahastigheder.

Enhedsroller

USB OTG definerer to roller for enheder: OTG A-enhed og OTG B-enhed, der angiver, hvilken side der leverer strøm til linket, og som i første omgang er værten. OTG A-enheden er en strømleverandør, og en OTG B-enhed er en strømforbruger. I standardlinkkonfigurationen fungerer A-enheden som en USB-vært, mens B-enheden fungerer som en perifer USB-enhed. Værts- og perifertilstandene kan udveksles senere ved hjælp af HNP eller RSP. Fordi hver OTG-controller understøtter begge roller, kaldes de ofte "Dual-Role" -controllere frem for "OTG-controllere".

For designere af integrerede kredsløb (IC) er en attraktiv funktion ved USB OTG muligheden for at opnå flere USB -muligheder med færre porte.

En "traditionel" tilgang omfatter fire controllere, hvilket resulterer i flere porte til test og fejlfinding:

  • USB højhastighedsværtscontroller baseret på EHCI (et registerinterface)
  • Fuld/lav hastigheds værtskontroller baseret på OHCI (en anden registergrænseflade)
  • USB -enhedscontroller, der understøtter både høje og fulde hastigheder
  • Fjerde controller til at skifte OTG -rodporten mellem vært og enhedscontrollere

De fleste gadgets skal også være enten en vært eller en enhed. OTG-hardwaredesign fusionerer alle controllerne til en dual-role-controller, der er noget mere kompleks end en individuel enhedscontroller.

Målrettet periferieliste (TPL)

En producentens målrettede perifere liste (TPL) tjener målet om at fokusere en værtenhed på bestemte produkter eller applikationer frem for mod dens funktion som en almindelig vært, som det er tilfældet for typiske pc'er. TPL angiver produkter, der understøttes af "målretnings" -værten, og definerer, hvad den skal understøtte, herunder udgangseffekt, overførselshastigheder, understøttede protokoller og enhedsklasser. Det gælder for alle målrettede værter, herunder både OTG -enheder, der fungerer som vært og indlejrede værter.

Prop

Standard-, mini- og mikro -USB -stik (ikke i skala). De hvide områder på tegningerne repræsenterer hule rum. Som stikket er vist her, er USB -logoet (med valgfrit bogstav A eller B) øverst på overformen i alle tilfælde. Pin nummerering (kigger ind i beholdere) spejles fra stik, sådan at pin 1 på stik forbinder til pin 1 på beholderen.

OTG mini stik

Den originale USB OTG-standard introducerede en stikdåse kaldet mini-AB, der blev erstattet af micro-AB i senere revisioner (version 1.4 og fremefter). Det kan acceptere enten et mini-A-stik eller et mini-B-stik, mens mini-A-adaptere tillader forbindelse til standard-A USB-kabler, der kommer fra eksterne enheder. Standard OTG-kablet har et mini-A stik i den ene ende og et mini-B stik i den anden ende (det kan ikke have to stik af samme type).

Enheden med et mini-A-stik indsat bliver en OTG A-enhed, og enheden med et mini-B-stik indsat bliver en B-enhed (se ovenfor). Den type stik, der indsættes, registreres af tilstanden i ID-stiften (mini-A-stikets ID-stift er jordet, mens mini-B-stikket flyder).

Der findes også rene mini-A-beholdere, der bruges, hvor en kompakt værtport er nødvendig, men OTG understøttes ikke.

OTG mikro stik

Med introduktionen af ​​USB-mikrostikket blev der også introduceret en ny stikdåse kaldet micro-AB. Det kan acceptere enten et micro-A-stik eller et micro-B-stik. Micro-A-adaptere giver mulighed for tilslutning til standard-A stik, som det bruges på faste eller standard enheder. Et OTG-produkt skal have en enkelt mikro-AB-beholder og ingen andre USB-stik.

Et OTG-kabel har et micro-A-stik i den ene ende og et micro-B-stik i den anden ende (det kan ikke have to stik af samme type). OTG tilføjer en femte pin til standard USB-stikket, kaldet ID-pin; micro-A-stikket har ID-stiften jordet, mens ID'et i micro-B-stikket flyder. En enhed med et micro-A-stik indsat bliver en OTG A-enhed, og en enhed med et micro-B-stik indsat i en B-enhed. Den type stik, der er indsat, registreres af tilstanden i pin -id'et.

Tre yderligere ID -stifttilstande er defineret ved de nominelle modstandsværdier på 124 kΩ , 68 kΩ og 36,5 kΩ i forhold til jordstiftet. Disse gør det muligt for enheden at arbejde med USB -tilbehørsladeradaptere, der gør det muligt at tilslutte OTG -enheden til både en oplader og en anden enhed samtidigt.

Disse tre tilstande bruges i tilfælde af:

  • Der er tilsluttet en oplader og enten ingen enhed eller en A-enhed, der ikke hævder V BUS (giver ikke strøm). OTG -enheden må oplade og starte SRP, men må ikke oprette forbindelse.
  • Der er tilsluttet en oplader og en A-enhed, der gør gældende, at V BUS (leverer strøm). OTG -enheden må oplade og oprette forbindelse, men ikke starte SRP.
  • En oplader og en B-enhed er vedhæftet. OTG -enheden får lov til at oplade og gå i værtstilstand.

USB 3.0 introducerede en bagudkompatibel SuperSpeed-udvidelse af micro-AB-fatningen og micro-A og micro-B-stik. De indeholder alle stifter på de ikke-Superspeed-mikrostik og bruger ID-stiften til at identificere A-enhed og B-enhedsroller, og tilføjer også SuperSpeed-benene.

OTG mikrokabler

USB OTG -adaptere, hubs og kortlæsere

Når en OTG-aktiveret enhed er sluttet til en pc, bruger den sit eget USB-A eller USB Type-C-kabel (slutter typisk med mikro-B, USB-C eller Lightning- stik til moderne enheder). Når en OTG-aktiveret enhed er sluttet til en USB-slaveenhed, f.eks. Et flashdrev, skal slaveenheden enten ende i den relevante forbindelse til enheden, eller også skal brugeren levere en passende adapter, der ender med USB-A. Adapteren gør det muligt at tilslutte en hvilken som helst standard USB -enhed til en OTG -enhed. Tilslutning af to OTG-aktiverede enheder sammen kræver enten en adapter i forbindelse med slaveenhedens USB-A-kabel eller et passende dobbeltsidet kabel og en softwareimplementering til at styre det. Dette bliver almindeligt med USB Type-C-enheder.

Smartphone og tablet implementering

BlackBerry 10 .2 implementerer Host Mode (som i BlackBerry Z30 -håndsættet). Nokia har implementeret USB OTG i mange af deres Symbian-mobiltelefoner, såsom Nokia N8, C6-01, C7, Oro, E6, E7, X7, 603, 700, 701 og 808 Pureview. Nogle avancerede Android-telefoner produceret af HTC, og Sony under Xperia- serien har det også. Samsung Android version 3.1 eller nyere understøtter USB OTG, men ikke på alle enheder.

Specifikationer opført på teknologiske websteder (f.eks. GSMArena, PDAdb.net, PhoneScoop og andre) kan hjælpe med at bestemme kompatibilitet. Ved at bruge GSMArena som et eksempel ville man lokalisere siden for en given enhed og undersøge ordbogen under Specifikationer → Komms → USB . Hvis der vises "USB Host", skal enheden være i stand til at understøtte eksternt USB-tilbehør af OTG-typen.

I mange af de ovennævnte implementeringer har værtsenheden kun en mikro-B-beholder frem for en mikro-AB-beholder. Selvom ikke-standardiserede adaptere til mikro-B til mikro-A-stik er bredt tilgængelige og bruges i stedet for den obligatoriske mikro-AB-beholder på disse enheder.

Bagudkompatibilitet

USB OTG-enheder er bagudkompatible med USB 2.0 (USB 3.0 til SuperSpeed ​​OTG-enheder) og fungerer som standard USB-værter eller -enheder, når de er tilsluttet standard (ikke-OTG) USB-enheder. Den største undtagelse er, at OTG -værter kun skal levere strøm nok til de produkter, der er angivet på TPL, hvilket muligvis ikke er nok til at oprette forbindelse til en perifer enhed, der ikke er angivet. En strømforsynet USB -hub kan muligvis omgå problemet, hvis det understøttes, da det derefter vil levere sin egen strøm i henhold til enten USB 2.0- eller USB 3.0 -specifikationerne.

Nogle uforeneligheder i både HNP og SRP blev indført mellem 1.3 og 2.0 versionerne af OTG -tillægget, hvilket kan føre til interoperabilitetsproblemer ved brug af disse protokolversioner.

Oplader kompatibilitet

Hovedartikler: USB -batteriladningsspecifikation og USB -strømleveringsspecifikation

Nogle enheder kan bruge deres USB-porte til at oplade indbyggede batterier, mens andre enheder kan registrere en dedikeret oplader og trække mere end 500 mA (0,5 A), så de kan oplades hurtigere. OTG -enheder har lov til at bruge begge muligheder.

Se også

Referencer

eksterne links