USB på farten- USB On-The-Go

USB On-The-Go-logoen
USB On-The-Go-adapter for USB-B Micro-ladeporter på smarttelefoner og nettbrett uten dedikert USB-A-port

USB On-The-Go ( USB OTG eller bare OTG ) er en spesifikasjon som først ble brukt i slutten av 2001 som lar USB-enheter , for eksempel nettbrett eller smarttelefoner , fungere som en vert, slik at andre USB- enheter, for eksempel USB-flash-stasjoner , digitale kameraer , mus eller tastatur , som skal festes til dem. Bruk av USB OTG lar disse enhetene bytte frem og tilbake mellom rollene som vert og enhet. En mobiltelefon kan lese fra flyttbare medier som vertsenhet, men presentere seg selv som en USB -masselagringsenhet når den er koblet til en vertsmaskin.

USB OTG introduserer konseptet med en enhet som utfører både master- og slaveroller - når to USB -enheter er tilkoblet og en av dem er en USB OTG -enhet, etablerer de en kommunikasjonslenke . Enheten som styrer lenken kalles master eller vert, mens den andre kalles slave eller perifer.

USB OTG definerer to roller for enheter: OTG A-enhet og OTG B-enhet, som angir hvilken side som gir strøm til koblingen, og som i utgangspunktet er verten. OTG A-enheten er en strømleverandør, og en OTG B-enhet er en strømforbruker. I standardkoblingskonfigurasjonen fungerer A-enheten som en USB-vert med B-enheten som en USB-enhet. Verts- og perifermodusene kan utveksles senere ved å bruke Host Negotiation Protocol (HNP).

Den første rollen til hver enhet ble definert av hvilken mini -plugg en bruker setter inn i beholderen.

Oversikt

Et USB OTG -oppsett som involverer en rekke enheter

Standard USB bruker en master/slave -arkitektur; en vert fungerer som hovedenhet for hele bussen, og en USB -enhet fungerer som en slave. Hvis du implementerer standard USB, må enheter påta seg den ene eller den andre rollen, med datamaskiner som vanligvis er satt opp som verter, mens (for eksempel) skrivere normalt fungerer som slaver. I mangel av USB OTG implementerte mobiltelefoner ofte slavefunksjonalitet for å tillate enkel overføring av data til og fra datamaskiner. Slike telefoner, som slaver, kunne ikke lett kobles til skrivere ettersom de også implementerte slaverollen. USB OTG løser dette problemet direkte.

Når en enhet er koblet til USB-bussen, konfigurerer masterenheten eller verten kommunikasjon med enheten og håndterer tjenestetilførsel (vertens programvare muliggjør eller utfører den nødvendige databehandlingen, for eksempel filbehandling eller annen ønsket type datakommunikasjon eller funksjon). Det gjør at enhetene kan forenkles sterkt sammenlignet med verten; for eksempel inneholder en mus veldig lite logikk og er avhengig av verten for å gjøre nesten alt arbeidet. Verten kontrollerer alle dataoverføringer over bussen, med enhetene som bare kan signalisere (når de blir spurt) at de krever oppmerksomhet. For å overføre data mellom to enheter, for eksempel fra en telefon til en skriver, leser verten først dataene fra den ene enheten, og skriver den deretter til den andre.

Mens master-slave-arrangementet fungerer for noen enheter, kan mange enheter fungere enten som master eller som slave, avhengig av hva som ellers deler bussen. For eksempel er en datamaskinskriver normalt en slaveenhet, men når en USB -flash -stasjon som inneholder bilder er koblet til skriverens USB -port uten datamaskin (eller i det minste slått av), ville det være nyttig for skriveren å ta på rollen som vert, slik at den kan kommunisere med flash -stasjonen direkte og skrive ut bilder fra den.

USB OTG gjenkjenner at en enhet kan utføre både master- og slaveroller, og endrer så subtilt terminologien. Med OTG kan en enhet enten være en vert når den fungerer som en lenkehoved, eller en "perifer enhet" når den fungerer som en lenkeslave. Valget mellom verts- og periferroller håndteres helt av hvilken ende av kabelen enheten er koblet til. Enheten som er koblet til "A" enden av kabelen ved oppstart, kjent som "A-enheten", fungerer som standard vert, mens "B" enden fungerer som standard periferiutstyr, kjent som "B- enhet".

Etter første oppstart fungerer oppsettet for bussen som den gjør med den vanlige USB-standarden, med A-enheten som konfigurerer B-enheten og administrerer all kommunikasjon. Men når den samme A-enheten er koblet til et annet USB-system eller en dedikert vert blir tilgjengelig, kan den bli en slave.

USB OTG utelukker ikke bruk av en USB-hub , men den beskriver verts-perifer rollebytte bare for en en-til-en-tilkobling der to OTG-enheter er direkte tilkoblet. Rollebytte fungerer ikke gjennom et standardnav, ettersom den ene enheten vil fungere som en vert og den andre som en perifer enhet til de er koblet fra.

Spesifikasjoner

USB OTG er en del av et supplement til Universal Serial Bus (USB) 2.0 -spesifikasjonen som opprinnelig ble avtalt i slutten av 2001 og senere revidert. Den siste versjonen av tillegget definerer også atferd for en innebygd vert som har målrettede evner og den samme USB Standard-A-porten som brukes av PC-er.

SuperSpeed ​​OTG -enheter, innebygde verter og eksterne enheter støttes via USB OTG og innebygd vertstillegg til USB 3.0 -spesifikasjonen.

Protokoller

USB OTG og Embedded Host Supplement til USB 2.0 -spesifikasjonen introduserte tre nye kommunikasjonsprotokoller :

Legg ved deteksjonsprotokoll (ADP)
Tillater en OTG-enhet, innebygd vert eller USB-enhet å bestemme vedleggsstatus i fravær av strøm på USB-bussen, noe som muliggjør både innsettingsbasert oppførsel og muligheten til å vise vedleggsstatus. Det gjør det ved å måle kapasitansen på USB -porten med jevne mellomrom for å avgjøre om det er en annen enhet tilkoblet, en dinglende kabel eller ingen kabel. Når det oppdages en stor nok endring i kapasitans til å indikere enhetstilkobling, vil en A-enhet gi strøm til USB-bussen og se etter enhetstilkobling. Samtidig vil en B-enhet generere SRP (se nedenfor) og vente på at USB-bussen får strøm.
Session Request Protocol (SRP)
Lar begge kommunikasjonsenhetene kontrollere når koblingens strømøkt er aktivt. i standard USB er det bare verten som er i stand til å gjøre det. Det gir fin kontroll over strømforbruket, noe som er veldig viktig for batteridrevne enheter som kameraer og mobiltelefoner. OTG -en eller den innebygde verten kan la USB -koblingen være uten strøm til den eksterne enheten (som kan være en OTG eller standard USB -enhet) krever strøm. OTG og innebygde verter har vanligvis lite batteristrøm til overs, så det å forlate USB -koblingen uten strøm hjelper til med å forlenge batteritiden.
Host Negotiation Protocol (HNP)
Lar de to enhetene utveksle verts-/perifere roller, forutsatt at begge er OTG-enheter med to roller. Ved å bruke HNP for å reversere verts-/perifere roller, er USB OTG-enheten i stand til å skaffe kontroll over dataoverføringsplanlegging. Dermed er enhver OTG-enhet i stand til å starte dataoverføring over USB OTG-buss. Den siste versjonen av tillegget introduserte også HNP -avstemning, der vertsenheten periodisk avstemmer periferiutstyret under en aktiv økt for å avgjøre om den ønsker å bli en vert.
Hovedformålet med HNP er å imøtekomme brukere som har koblet A- og B -enhetene (se nedenfor) i feil retning for oppgaven de vil utføre. For eksempel er en skriver tilkoblet som A-enheten (vert), men kan ikke fungere som vert for et bestemt kamera, siden den ikke forstår kameraets representasjon av utskriftsjobber. Når kameraet vet hvordan de skal snakke med skriveren, vil skriveren bruke HNP til å bytte til slaverollen, med kameraet som vert, slik at bilder som er lagret på kameraet kan skrives ut uten å koble til kablene. De nye OTG -protokollene kan ikke passere gjennom en standard USB -hub siden de er basert på elektrisk signalering via en dedikert ledning.

USB OTG og Embedded Host Supplement til USB 3.0 -spesifikasjonen introduserer en ekstra kommunikasjonsprotokoll:

Rollebytteprotokoll (RSP)
RSP oppnår samme formål som HNP (dvs. rollebytte) ved å utvide standardmekanismer levert av USB 3.0 -spesifikasjonen. Produkter som følger USB OTG og Embedded Host Supplement til USB 3.0 -spesifikasjonen, må også følge USB 2.0 -tillegget for å opprettholde bakoverkompatibilitet. SuperSpeed ​​OTG-enheter (SS-OTG) kreves for å støtte RSP. SuperSpeed ​​Peripheral Capable OTG-enheter (SSPC-OTG) er ikke påkrevd for å støtte RSP siden de bare kan operere på SuperSpeed ​​som eksterne enheter; de har ingen SuperSpeed ​​-vert og kan derfor bare bytte rolle ved hjelp av HNP med USB 2.0 -datahastigheter.

Enhetsroller

USB OTG definerer to roller for enheter: OTG A-enhet og OTG B-enhet, som angir hvilken side som gir strøm til koblingen, og som i utgangspunktet er verten. OTG A-enheten er en strømleverandør, og en OTG B-enhet er en strømforbruker. I standardkoblingskonfigurasjonen fungerer A-enheten som en USB-vert med B-enheten som en USB-enhet. Verts- og perifermodusene kan utveksles senere ved å bruke HNP eller RSP. Fordi hver OTG-kontroller støtter begge rollene, kalles de ofte "Dual-Role" -kontrollere i stedet for "OTG-kontrollere".

For designere av integrerte kretser (IC) er en attraktiv funksjon ved USB OTG muligheten til å oppnå flere USB -muligheter med færre porter.

En "tradisjonell" tilnærming inkluderer fire kontrollere, noe som resulterer i flere porter for å teste og feilsøke:

  • USB høyhastighets vertskontroller basert på EHCI (et registergrensesnitt)
  • Full/lav hastighet vertskontroller basert på OHCI (et annet registergrensesnitt)
  • USB -enhetskontroller, som støtter både høy og full hastighet
  • Fjerde kontroller for å bytte OTG -rotport mellom verts- og enhetskontrollere

De fleste gadgets må også være enten en vert eller en enhet. OTG-maskinvaredesign fusjonerer alle kontrollerne til en kontroller med to roller som er noe mer kompleks enn en individuell enhetskontroller.

Målrettet periferiliste (TPL)

En produsents målrettede perifere liste (TPL) tjener målet om å fokusere en vertsenhet mot bestemte produkter eller applikasjoner, i stedet for å fungere som en generell vert, slik det er tilfelle for typiske PCer. TPL spesifiserer produkter som støttes av "målrettings" -verten, og definerer hva den trenger å støtte, inkludert utgangseffekt, overføringshastigheter, støttede protokoller og enhetsklasser. Det gjelder alle målrettede verter, inkludert både OTG -enheter som fungerer som vert og innebygde verter.

Støpsel

Standard, mini og mikro USB plugger (ikke i målestokk). De hvite områdene på tegningene representerer hule mellomrom. Som pluggene er vist her, er USB -logoen (med valgfri bokstav A eller B) på toppen av overmolden i alle tilfeller. Pin -nummerering (ser inn i beholdere) speiles fra plugger, slik at pin 1 på plugg kobles til pin 1 på beholderen.

OTG mini plugger

Den originale USB OTG-standarden introduserte en plug-kontakt kalt mini-AB som ble erstattet av micro-AB i senere revisjoner (Revisjon 1.4 og senere). Den kan godta enten en mini-A-plugg eller en mini-B-plugg, mens mini-A-adaptere tillater tilkobling til standard-A USB-kabler som kommer fra eksterne enheter. Standard OTG-kabel har en mini-A-plugg i den ene enden og en mini-B-plugg i den andre enden (den kan ikke ha to plugger av samme type).

Enheten med en mini-A-plugg satt inn blir en OTG A-enhet, og enheten med en mini-B-plugg satt inn blir en B-enhet (se ovenfor). Typen plugg som settes inn, oppdages av tilstanden til ID-pinnen (mini-A-pluggens ID-pin er jordet, mens mini-B-pluggen flyter).

Det finnes også rene mini-A-beholdere som brukes der en kompakt vertsport er nødvendig, men OTG støttes ikke.

OTG mikroplugger

Med introduksjonen av USB-mikropluggen ble det også introdusert en ny pluggkontakt kalt micro-AB. Den kan godta enten en micro-A-plugg eller en micro-B-plugg. Micro-A-adaptere gir mulighet for tilkobling til standard-A-plugger, slik de brukes på faste eller standard enheter. Et OTG-produkt må ha en enkelt mikro-AB-beholder og ingen andre USB-beholdere.

En OTG-kabel har en micro-A-plugg i den ene enden og en micro-B-plugg i den andre enden (den kan ikke ha to plugger av samme type). OTG legger til en femte pin til standard USB-kontakt, kalt ID-pin; micro-A-pluggen har ID-pinnen jordet, mens ID-en i micro-B-pluggen flyter. En enhet med en mikro-A-plugg satt inn blir en OTG A-enhet, og en enhet med en mikro-B-plugg er en B-enhet. Typen plugg som settes inn, oppdages av tilstanden til pin -ID -en.

Tre ytterligere ID -pinnetilstander er definert ved de nominelle motstandsverdiene på 124 kΩ , 68 kΩ og 36,5 kΩ , i forhold til jordpinnen. Disse gjør at enheten kan fungere med USB -tilbehørsladeradaptere som gjør at OTG -enheten kan kobles til både en lader og en annen enhet samtidig.

Disse tre tilstandene brukes i tilfeller av:

  • En lader og enten ingen enhet eller en A-enhet som ikke hevder at V BUS (ikke gir strøm) er koblet til. OTG -enheten har lov til å lade og starte SRP, men ikke koble til.
  • En lader og en A-enhet som hevder at V BUS (gir strøm) er festet. OTG -enheten har lov til å lade og koble til, men ikke starte SRP.
  • En lader og en B-enhet er festet. OTG -enheten har lov til å lade og gå inn i vertsmodus.

USB 3.0 introduserte en bakoverkompatibel SuperSpeed-forlengelse av mikro-AB-kontakten og mikro-A og mikro-B-plugger. De inneholder alle pinnene til mikrokontaktene som ikke er Superspeed, og bruker ID-pinnen til å identifisere A-enhetens og B-enhetsrollene, og legger også til SuperSpeed-pinnene.

OTG mikrokabler

USB OTG -adaptere, hubber og kortlesere

Når en OTG-aktivert enhet er koblet til en PC, bruker den sin egen USB-A eller USB Type-C-kabel (slutter vanligvis med mikro-B, USB-C eller Lightning- plugger for moderne enheter). Når en OTG-aktivert enhet er koblet til en USB-slaveenhet, for eksempel en flash-enhet, må slaveenheten enten ende i riktig tilkobling for enheten, eller brukeren må levere en passende adapter som ender på USB-A. Med adapteren kan en hvilken som helst standard USB -enhet kobles til en OTG -enhet. Å koble to OTG-aktiverte enheter sammen krever enten en adapter i forbindelse med slaveenhetens USB-A-kabel, eller en passende tosidig kabel og en programvareimplementering for å administrere den. Dette blir vanlig med USB Type-C-enheter.

Implementering av smarttelefon og nettbrett

BlackBerry 10 .2 implementerer vertsmodus (som i BlackBerry Z30 -håndsettet ). Nokia har implementert USB OTG i mange av deres Symbian-mobiltelefoner som Nokia N8, C6-01, C7, Oro, E6, E7, X7, 603, 700, 701 og 808 Pureview. Noen avanserte Android-telefoner produsert av HTC, og Sony under Xperia- serien har det også. Samsung Android versjon 3.1 eller nyere støtter USB OTG, men ikke på alle enheter.

Spesifikasjoner som er oppført på teknologiske nettsteder (for eksempel GSMArena, PDAdb.net, PhoneScoop og andre) kan bidra til å fastslå kompatibilitet. Ved å bruke GSMArena som et eksempel, ville man finne siden for en gitt enhet, og undersøke verbet under Spesifikasjoner → Komms → USB . Hvis "USB Host" vises, bør enheten kunne støtte eksternt USB-tilbehør av OTG-typen.

I mange av de ovennevnte implementeringene har vertsenheten bare en mikro-B-beholder i stedet for en mikro-AB-beholder. Selv om ikke-standardiserte mikro-B til mikro-A-adaptere er allment tilgjengelige og brukes i stedet for den obligatoriske mikro-AB-kontakten på disse enhetene.

Bakoverkompatibilitet

USB OTG-enheter er bakoverkompatible med USB 2.0 (USB 3.0 for SuperSpeed ​​OTG-enheter) og vil oppføre seg som standard USB-verter eller enheter når de er koblet til standard (ikke-OTG) USB-enheter. Hovedunntaket er at OTG -verter bare kreves for å gi nok strøm til produktene som er oppført på TPL, noe som kanskje er nok til å koble til en perifer enhet som ikke er oppført. En drevet USB -hub kan omgå problemet, hvis det støttes, siden det vil gi sin egen strøm i henhold til enten USB 2.0 eller USB 3.0 -spesifikasjonene.

Noen inkompatibiliteter i både HNP og SRP ble introdusert mellom 1.3 og 2.0 versjonene av OTG -tillegget, noe som kan føre til interoperabilitetsproblemer ved bruk av disse protokollversjonene.

Lader kompatibilitet

Hovedartikler: USB -batteriladingsspesifikasjon og USB -strømleveringsspesifikasjon

Noen enheter kan bruke USB-portene til å lade innebygde batterier, mens andre enheter kan oppdage en dedikert lader og trekke mer enn 500 mA (0,5 A), slik at de kan lade raskere. OTG -enheter har lov til å bruke begge alternativene.

Se også

Referanser

Eksterne linker