USB OTG连结多种行动装置介绍

USB已成为连结各种外围装置与个人计算机的普及标准。新推出的USB 规格附录 (USB On-The-Go (OTG) Supplement) 让USB能进一步支援「端对端」(peer-to-peer) 的连结模式，以及让装置可以扮演主控端或外围端的角色。此外这套新标准亦提供更佳的电源效率管理。
本文将简述USB规格附录的各种功能，叙述此一技术当前的发展状况，并以Cypress EZ-OTG控制器为例，进一步来说明USB OTG实际能。

USB技术发展背景介绍
USB规格于1996年问市，提供一套简易、符合经济效益、操作简便的连结机制，让各种外围组件能与个人计算机相互连结。从打印机、扫瞄器、到烧录器，USB已成为连结大多数PC外围装置的主要接口。
在2000年， USB2.0在全速12Mbps与低速1.5Mbp两个模式之外，更加入了480Mbps的高速模式，USB的传输速度一举提高40倍，使USB更适合支持各种高效能外围设备，例如像大容量储存装置以及数字摄影机等。此项规格已成功地迈入全新的阶段，为行动装置市场提供更好的服务。
USB规格附录在2001年12月正式登场。这套增补规格定义了机构、电子、以及通讯协议等原理，让USB可以简易地运用在行动科技中。

市场对OTG增补规格的需求
为了解OTG的各种优点，首先要了解USB背后的发展原理以及可携式装置的特殊需求，才能体会USB在因应这些需求时所欠缺的功能。
USB 最初是设计成一套主从式通讯协议(master-slave protocol)，可以运用在一组主控端以及其它可能的多组外围端。因此，系统的操控机制主要落在主控端设备上。PC有大容量的储存空间，可储存趋动程序与应用软件，故能在有需要时立即安装新的软件。USB使用方向性的接线，在主控端与外围端的插头上使用不同型状的设计，避免使用者将接线插错方向。在电源方面也是假设主控端设备能为系统提供无限时的电源而设计的。
随着微处理器的效能、内存储存密度、以及电池技术持续演进，促使各种性能优越的可携式装置急速的成长，例如像行动电话、MP3随身听、数字相机、以及PDA等。此类装置功能的扩充促使了与PC、外围装置、以及其它可携式装置分享数据的需要。
这些新装置的许多应用层面以及通讯需求，已超越USB当初制定时的考量。各种可携式装置之间或与外围设备之间的串连，通常以一对一的形式进行，与一般PC与周边装置的一对多连结模式不同。串连功能相近的装置，其模式较接近端对端 (peer-to-peer)，而非PC与外围装置之间的主从关系。的确，可携式装置有时较像外围装置，有时则须扮演主控端的角色。
由此可见，由于USB最初制定时的各种假设，加上各种可携式装置不同的需求，让典型的USB技术在支持可携式装置是不理想的。但由于USB本身具备熟悉度、使用简易、符合成本、以及大量装置安装USB等优势，因此OTG规格附录的宗旨在于缩小规格差异，将USB的优势利用在迅速成长的可携式装置市场中。

OTG 机构规格
在最底层的规格方面，OTG规格附录为克服规格效能上的差距，在尺肌⒘结效率、以及耐用度方面增加许多机构性功能。
在1996年规格中所制定的标准USB接头尺荚缎∮谄叫谢虼行端口的接头，但使用于迷你型手机或MP3随身听时，尺蓟故翘大。USB 2.0规格上市及OTG规格附录的Mini-A 与Mini-B型的插头与插座，便是针对此需求推出的。新的插头与插座尺夹∮谠先的全尺夹筒逋酚氩遄，更适合在各种可携式装置上的使用。
在可携式装置应用USB的最大障碍就是方向性接线的设计。USB规格规定所有邻近主控端(「上行」)的连结埠都须使用A接头连接，而邻近外围端(「下行」埠)的连接埠则使用B接头。这种模式在PC与外围装置上可顺利运作，因为使用者不可能把线接错方向。但若是当可携式装置同时扮演主控端(一部PDA连至打印机)与外围端(同一部PDA连至PC进行数据更新)，则这种模式就较不适用。
OTG规格附录以定义新型的连结器来解决这方面的问题，这个连结器即为Mini-AB型插座。新型插座应用在双重角色的装置(能扮演主控端或外围端)，能接上Mini-A 或Mini-B插头。从此以后，双重角色的装置不再需要两种不同的插头即可以任意扮演主控端或外围端。
Mini-AB的秘密即是新增ID pin设计的Mini接头 – 在以往标准USB接头中所看不到的pin。在Mini-A插头上的pin与接地线之间呈短路状态(shorted to ground)，而在Mini-B插头上则呈未连结状态。双重角色的装置利用这个ID pin辨识连结的插头的属性，并藉此决定要扮演的角色。这种设计让单接头的装置能使用USB方向性缆线扮演主控端或外围端的角色。
最后，OTG规格附录包括一项微小但对最初USB规格重要的耐用度的提升。USB规格要求插头与插座必须能承受1500次的插拔。这个规范对许多桌上型系统(例如像桌上型PC的键盘在整个生命周期中可能仅会插拔三到四次)而言十分足够，但对于一些可携式系统而言可能稍嫌不足。例如，在外奔波的职员每天须将PDA与行动电话连接数十次。OTG规格将插头与插座的插拔耐用度门坎提高至5000次，足以让机动商务人士在至少3年半中放心地插拔各种可携式装置的插头。