USB OTG设计
随着pda、移动电话、数码相机、打印机等消费类产品的普及，用于这些设备与电脑，或设备与设备之间的高速数据传输技术越来越受到人们的关注，ieee1394和usb是用于此类传输的两个主要标准。这两个标准都提供即插即用和热插拔功能，都可以向外提供电源，也都支持多个设备的连接。其中iee1394支持较高的数据传输速度，但相对比较复杂、价格较高，主要用于需要高速通信的av产品；而最初的usb标准主要面向低速数据传输的应用，其中usb1.1支持1.5mbps和12mbps的传输速率，被广泛用于传输速率要求不高的pc机外设，如：键盘、鼠标等。usb2.0标准的推出使usb的传输速度达到480mbps。而usb otg技术的推出则可实现没有主机时设备与设备之间的数据传输。例如：数码相机可以直接与打印机连接并打印照片，从而拓展了usb技术的应用范围。图1是usb技术的典型应用示意图。
1 主机通信协议与对话请求协议
usb otg标准在完全兼容usb2.0标准的基础上，增添了电源管理（节省功耗）功能，它允许设备既可作为主机，也可作为外设操作（两用otg）。otg两用设备完全符合usb2.0标准，并可提供一定的主机检测能力，支持主机通令协议（hnp）和对话请求协议（srp）。在otg中，初始主机设备称为a设备，外设称为b设备。可用电缆的连接方式来决定初始角色。图2所示是用第5个id脚确定默认主机的示意图，两用设备使用新型mini-ab插座，从而使mini-a插头、mini-b插头和mini-ab插座增添了第五个引脚（id），以用于识别不同的电缆端点。mini-a插头中的id引脚接地，mini-b插头中的id引脚浮空。当otg设备检测到接地的id引脚时，表示默认的是a设备（主机），而检测到id引脚浮这的设备则认为是b设备（外设）。系统一旦连接后，otg的角色还可以更换。主机与外设采用新的hnp，a设备作为默认主机半提供vbus电源，并在检测到有设备连接时复位总线、枚举并配置b设备。otg标准为usb增添的第二个新协议称为对话请求协议（srp）。srp允许b设备请求a设备打开vbus电源并启动一次对话。一次otg对话可通过a设备提供vbus电源的时间来确定（注：a设备总是为vbus供电，即使作为外设）。也可通过a设备关闭vbus电源来结束一闪会话以节省功耗，这在电池供电产品中是非常重要的。例如，在两台蜂窝电话通过连接互相交换信息时，一台连接在电费的mini-a端，是a设备，默认为主机。另一台是b设备，默认为外设。当在不需要usb通信时，a设备可以关闭vbus线，此时b设备就会检测到该状态并进入功低耗模式。
2 otg功能的构建
图3所示电路给出了构建otg功能时需要在基础usb外设上添加的电路，电路中的通用串行总线控制器可以是一个微处理器和usb sie（串口引擎），也可以是集成的μp/usb芯片或与usb收发器相连的asic。为总线提供电源的外部设备需要一路3.3v稳压输出供电电压，以便为逻辑电路和连接在d+、d-引脚的1500ω电阻提供电源。通过d+、d-引脚上的上拉电阻可向主机发出设备已连接的信号，并指示设备的工作速度。电阻上拉至d+表示全速运行，电阻上拉至d-表示低速运行。其它端点（包括d+和d-的15kω下拉电阻）用于检测上拉电阻的状态。由于usb设计需要提供热插拔功能。因此，其esd保护电路主要用于为d+、d-和vbus引脚提供保护。
为了增加otg的两用功能，必须扩充收发器功能来使otg设备既可作为主机使用，也可以作为外设使用。而要实现上述功能，就需要在图3所示电路中添加d+和d-端的15kω下拉电阻并为vbus提供供电电源。此外，收发器还需要具备以下三个条件：
（1）可切换d+/d-线上的上拉和下拉电阻，以提供外设和主机功能。
（2）作为a设备时，需要具有vbus监视和供电电路；作为b设备初始化srp时，需要监视和触发vbus。
（3）具有id输入引脚。
作为两用otg设备，asic、dsp或其它与收发器连接的电路必须具备充当外设和主机的功能，并应按照hnp协议转换其角色。 收发器所需添加的大多数电路用于vbus引脚的管理。作为主机，它必须能够提供5v、输出电流可达8ma的电源。图3中的模拟开关用于配置收发器的各种功能。
asic和控制器还必须包含usb主机逻辑控制功能，包括发送sof（帧启动）包、发送配置u36755输入u36755输出数据包，在usb 1 msec帧内确定传输进程、发送usb复位信号、提供usb电源管理等。
3 maxim要提供的usb otg方案
max3301e是maxim公司研制的一款usb otg收发器，该器件集成有电荷泵，可将pda、蜂窝电话和数码相机等移动设备与usb外设直接连接而无需pc机的参与。采用max3301e和一个嵌入式usb主机，就可直接将诸如打印机或外部硬盘驱动器这样的外设连接。max3301e内部包括usb otg收发器、ubus电荷泵、线性稳压器和i2c 2线串行接口。内部电平转换器使max3301e能够与采用+1.65至+3.6v逻辑电源电压的器件连接。max3301e中的电荷泵工作在+3v至+4.5v输入电源下，可产生符合otg要求的vbus输出，且输出电流大于8ma。该器件可利用内部比较器控制并测量vbus，同时支持usb otg srp和hnp，其典型应用电路如图4所示。
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