USB na cestách- USB On-The-Go

Logo USB On-The-Go
USB adaptér On-The-Go pro USB-B Micro nabíjecí porty smartphonů a tabletů bez vyhrazeného portu USB-A

USB On-The-Go ( USB OTG nebo jen OTG ) je specifikace, která byla poprvé použita na konci roku 2001 a která umožňuje zařízením USB , jako jsou tablety nebo smartphony , fungovat jako hostitel, což umožňuje jiným zařízením USB , jako jsou USB flash disky , digitální kamery , myš nebo klávesnice , které k nim mají být připojeny. Použití USB OTG umožňuje těmto zařízením přepínat tam a zpět mezi rolemi hostitele a zařízení. Mobilní telefon může číst z vyměnitelných médií jako hostitelské zařízení, ale po připojení k hostitelskému počítači se prezentuje jako velkokapacitní paměťové zařízení USB.

USB OTG zavádí koncept zařízení, které plní roli hlavního i podřízeného - kdykoli jsou připojena dvě zařízení USB a jedním z nich je zařízení USB OTG, vytvoří komunikační spojení . Zařízení ovládající spojení se nazývá hlavní nebo hostitel, zatímco druhé se nazývá podřízené nebo periferní.

USB OTG definuje pro zařízení dvě role: zařízení OTG A a zařízení OTG B, přičemž určuje, která strana dodává energii do linky a která je původně hostitelem. Zařízení OTG A je dodavatelem energie a zařízení OTG B je spotřebitelem energie. Ve výchozí konfiguraci propojení funguje zařízení A jako hostitel USB a zařízení B jako periferie USB. Hostitelský a periferní režim lze později vyměňovat pomocí protokolu HNP (Host Negotiation Protocol).

Počáteční role každého zařízení byla definována tím, který mini konektor uživatel vloží do své zásuvky.

Přehled

Nastavení USB OTG zahrnující několik zařízení

Standardní USB používá architekturu master/slave ; hostitel působí jako hlavní zařízení pro celý sběrnice a USB zařízení se chová jako slave. Pokud implementujete standardní USB, zařízení musí převzít jednu nebo druhou roli, přičemž počítače jsou obecně nastaveny jako hostitelé, zatímco (například) tiskárny normálně fungují jako podřízené. Při absenci USB OTG mobilní telefony často implementovaly podřízené funkce, které umožňují snadný přenos dat do az počítačů. Takové telefony, jako otroci, nemohly být snadno připojeny k tiskárnám, protože také implementovaly roli otroka. USB OTG tento problém přímo řeší.

Když je zařízení připojeno ke sběrnici USB, hlavní zařízení nebo hostitel nastaví komunikaci se zařízením a zpracovává zajišťování služeb (software hostitele umožňuje nebo provádí potřebné zpracování dat, jako je správa souborů nebo jiný požadovaný druh datové komunikace nebo funkce). To umožňuje, aby byla zařízení ve srovnání s hostitelem značně zjednodušena; například myš obsahuje velmi málo logiky a spoléhá na hostitele, že provede téměř veškerou práci. Hostitel kontroluje všechny přenosy dat po sběrnici, přičemž zařízení jsou schopna pouze signalizovat (při dotazování), že vyžadují pozornost. K přenosu dat mezi dvěma zařízeními, například z telefonu na tiskárnu, hostitel nejprve načte data z jednoho zařízení a poté je zapíše na druhé.

Zatímco u některých zařízení funguje uspořádání master-slave, mnoho zařízení může fungovat buď jako master nebo jako slave v závislosti na tom, co ještě sdílí sběrnici. Například počítačová tiskárna je obvykle podřízeným zařízením, ale když je USB flash disk obsahující obrázky zapojen do USB portu tiskárny bez přítomnosti počítače (nebo alespoň vypnutý), bylo by užitečné, aby tiskárna převzala roli hostitele, což mu umožňuje přímo komunikovat s jednotkou flash a tisknout z ní obrázky.

USB OTG rozpoznává, že zařízení může plnit hlavní i podřízené role, a tak jemně mění terminologii. S OTG může být zařízení buď hostitelem, když funguje jako master linky, nebo „periferní“, když funguje jako odkaz slave. Volba mezi hostitelskými a periferními rolemi je plně řešena tím, ke kterému konci kabelu je zařízení připojeno. Zařízení připojené ke konci „A“ kabelu při spuštění, známé jako „A-zařízení“, funguje jako výchozí hostitel, zatímco konec „B“ funguje jako výchozí periferní zařízení, známé jako „B- přístroj".

Po počátečním spuštění funguje nastavení sběrnice stejně jako u běžného standardu USB, přičemž zařízení A nastavuje zařízení B a spravuje veškerou komunikaci. Když je však stejné zařízení A připojeno k jinému systému USB nebo je k dispozici vyhrazený hostitel, může se stát otrokem.

USB OTG nevylučuje použití rozbočovače USB , ale popisuje výměnu rolí hostitel-periferní zařízení pouze v případě připojení typu jeden k jednomu, kde jsou přímo připojena dvě zařízení OTG. Swapping roli hraje není práce prostřednictvím standardního náboje, jako jedno zařízení bude fungovat jako hostitel a druhý jako periferní zařízení, dokud nejsou odpojeny.

Specifikace

USB OTG je součástí dodatku ke specifikaci Universal Serial Bus (USB) 2.0, původně dohodnuté koncem roku 2001 a později revidované. Nejnovější verze dodatku také definuje chování integrovaného hostitele, který má cílené schopnosti a stejný port USB Standard-A, jaký používají počítače.

Zařízení SuperSpeed ​​OTG, integrovaní hostitelé a periferní zařízení jsou podporována prostřednictvím USB OTG a Embedded Host Supplement ke specifikaci USB 3.0.

Protokoly

Doplněk USB OTG a Embedded Host ke specifikaci USB 2.0 představil tři nové komunikační protokoly :

Připojit detekční protokol (ADP)
Umožňuje zařízení OTG, integrovanému hostiteli nebo zařízení USB určovat stav připojení při absenci napájení na sběrnici USB, což umožňuje chování založené na vložení a schopnost zobrazit stav přílohy. Činí tak periodickým měřením kapacity na portu USB, aby se zjistilo, zda je připojeno další zařízení, visící kabel nebo žádný kabel. Když je detekována dostatečně velká změna kapacity, která indikuje připojení zařízení, zařízení A poskytne napájení sběrnici USB a vyhledá připojení zařízení. Současně B-zařízení vygeneruje SRP (viz níže) a čeká, až bude USB sběrnice napájena.
Protokol Session Request Protocol (SRP)
Umožňuje oběma komunikujícím zařízením ovládat, kdy je aktivní relace napájení linky; ve standardním USB je toho schopen pouze hostitel. To umožňuje jemnou kontrolu nad spotřebou energie, což je velmi důležité pro zařízení napájená bateriemi, jako jsou fotoaparáty a mobilní telefony. OTG nebo vestavěný hostitel může nechat USB připojení bez napájení, dokud periferní zařízení (což může být OTG nebo standardní USB zařízení) nevyžaduje napájení. OTG a integrovaní hostitelé mají obvykle malou energii baterie, takže ponechání USB připojení bez napájení pomáhá prodloužit dobu provozu baterie.
Host Negotiation Protocol (HNP)
Umožňuje oběma zařízením vyměňovat si role hostitele/periferie za předpokladu, že jsou obě zařízeními s dvojitou rolí OTG. Použitím HNP pro obrácení rolí hostitele/periferií je zařízení USB OTG schopné získat kontrolu nad plánováním přenosu dat. Jakékoli zařízení OTG je tedy schopno zahájit přenos dat přes sběrnici USB OTG. Nejnovější verze dodatku také zavedla HNP polling, ve kterém hostitelské zařízení během aktivní relace pravidelně dotazuje periferní zařízení, aby určilo, zda se chce stát hostitelem.
Hlavním účelem HNP je vyhovět uživatelům, kteří připojili zařízení A a B (viz níže) špatným směrem pro úkol, který chtějí provést. Například tiskárna je připojena jako zařízení A (hostitel), ale nemůže fungovat jako hostitel pro konkrétní kameru, protože nerozumí zobrazení tiskových úloh kamerou. Když tato kamera ví, jak mluvit s tiskárnou, tiskárna použije HNP k přepnutí na podřízenou roli, přičemž fotoaparát se stane hostitelem, takže snímky uložené ve fotoaparátu lze vytisknout bez opětovného připojení kabelů. Nové protokoly OTG nemohou procházet standardním rozbočovačem USB, protože jsou založeny na elektrické signalizaci prostřednictvím vyhrazeného vodiče.

Doplněk USB OTG a Embedded Host ke specifikaci USB 3.0 zavádí další komunikační protokol:

Protokol pro výměnu rolí (RSP)
RSP dosahuje stejného účelu jako HNP (tj. Výměna rolí) rozšířením standardních mechanismů poskytovaných specifikací USB 3.0. Produkty dodržující USB OTG a Embedded Host Supplement podle specifikace USB 3.0 musí také dodržovat doplněk USB 2.0, aby byla zachována zpětná kompatibilita. K podpoře RSP jsou vyžadována zařízení SuperSpeed ​​OTG (SS-OTG). Zařízení OTG s podporou periferních zařízení SuperSpeed ​​(SSPC-OTG) nemusí podporovat RSP, protože mohou fungovat pouze na SuperSpeed ​​jako periferie; nemají hostitele SuperSpeed, a proto mohou směňovat role pouze pomocí HNP při datových rychlostech USB 2.0.

Role zařízení

USB OTG definuje dvě role pro zařízení: zařízení OTG A a zařízení OTG B, přičemž určuje, která strana dodává energii do linky a která je původně hostitelem. Zařízení OTG A je dodavatelem energie a zařízení OTG B je spotřebitelem energie. Ve výchozí konfiguraci propojení funguje zařízení A jako hostitel USB a zařízení B jako periferie USB. Hostitelský a periferní režim lze později vyměňovat pomocí HNP nebo RSP. Protože každý řadič OTG podporuje obě role, často se jim říká řadiče „Dual-Role“ než „řadiče OTG“.

Pro návrháře integrovaných obvodů (IC) je atraktivní funkcí USB OTG schopnost dosáhnout více funkcí USB s menším počtem bran.

„Tradiční“ přístup zahrnuje čtyři řadiče, což má za následek více bran pro testování a ladění:

  • USB vysokorychlostní hostitelský řadič založený na EHCI (rozhraní pro registraci)
  • Hostitelský řadič s plnou/nízkou rychlostí založený na OHCI (jiné rozhraní registru)
  • Ovladač zařízení USB podporující vysoké i plné rychlosti
  • Čtvrtý řadič pro přepnutí kořenového portu OTG mezi řadiči hostitele a zařízení

Většina gadgetů také musí být hostitelem nebo zařízením. Hardwarový design OTG spojuje všechny řadiče do jednoho dvouřadého řadiče, který je poněkud složitější než jednotlivý řadič zařízení.

Cílený seznam periferií (TPL)

Cílový seznam periferních zařízení (TPL) výrobce slouží k tomu, aby se hostitelské zařízení zaměřilo na konkrétní produkty nebo aplikace, a nikoli aby fungovalo jako hostitel pro obecné účely, jak je tomu u typických počítačů. TPL specifikuje produkty podporované hostitelem „cílení“ a definuje, co potřebuje podporovat, včetně výstupního výkonu, přenosových rychlostí, podporovaných protokolů a tříd zařízení. Vztahuje se na všechny cílené hostitele, včetně zařízení OTG fungujících jako hostitel a integrovaných hostitelů.

Zástrčka

Standardní, mini a micro USB konektory (ne v měřítku). Bílé oblasti na výkresech představují prázdné prostory. Jak jsou zde uvedeny zástrčky, logo USB (s volitelným písmenem A nebo B) je ve všech případech na horní straně přehozu. Číslování pinů (při pohledu do zásuvek) je zrcadleno ze zástrček, takže pin 1 na konektoru se připojuje ke kolíku 1 na zásuvce.

Mini zástrčky OTG

Původní standard USB OTG zavedl zásuvkovou zásuvku nazývanou mini-AB, která byla v pozdějších revizích nahrazena micro-AB (revize 1.4 a dále). Může přijímat zástrčku mini-A nebo mini-B, zatímco adaptéry mini-A umožňují připojení ke standardním kabelům USB pocházejícím z periferií. Standardní kabel OTG má zástrčku mini-A na jednom konci a zástrčku mini-B na druhém konci (nemůže mít dvě zástrčky stejného typu).

Zařízení s vloženou zástrčkou mini-A se stane zařízením OTG A a zařízení s vloženou zástrčkou mini-B se stane zařízením B (viz výše). Typ vloženého konektoru je detekován podle stavu ID kolíku (ID konektor mini-A je uzemněn, zatímco konektor mini-B je plovoucí).

Existují také čisté mini-A zásuvky, používané tam, kde je potřeba kompaktní hostitelský port, ale OTG není podporováno.

Mikro zástrčky OTG

Se zavedením mikro zástrčky USB byla také představena nová zásuvková zásuvka s názvem micro-AB. Může přijímat zástrčku micro-A nebo micro-B. Adaptéry Micro-A umožňují připojení ke konektorům standardu A, které se používají na pevných nebo standardních zařízeních. Produkt OTG musí mít jednu zásuvku micro-AB a žádné jiné zásuvky USB.

Kabel OTG má zástrčku micro-A na jednom konci a zástrčku micro-B na druhém konci (nemůže mít dvě zástrčky stejného typu). OTG přidává pátý pin ke standardnímu konektoru USB, nazývaný ID-pin; zástrčka micro-A má ID kolík uzemněný, zatímco ID v zástrčce micro-B je plovoucí. Zařízení s vloženou zástrčkou micro-A se stane OTG A-zařízením a zařízení s vloženou zástrčkou micro-B se stane B-zařízením. Typ vloženého konektoru je detekován stavem ID kolíku.

Tři další stavy ID pinů jsou definovány při jmenovitých hodnotách odporu 124 kΩ , 68 kΩ a 36,5 kΩ vzhledem k uzemňovacímu kolíku. Ty umožňují zařízení pracovat s adaptéry USB příslušenství nabíječky, které umožňují současné připojení zařízení OTG k nabíječce i jinému zařízení.

Tyto tři stavy se používají v případech:

  • Je připojena nabíječka a buď žádné zařízení, nebo zařízení A, které neuplatňuje V BUS (neposkytuje napájení). Zařízení OTG smí nabíjet a iniciovat SRP, ale nepřipojí se.
  • Je připojena nabíječka a zařízení A, které tvrdí, že V BUS (dodává energii). Zařízení OTG se smí nabíjet a připojovat, ale nespustí SRP.
  • Nabíječka a B-zařízení jsou připojeny. Zařízení OTG se může nabíjet a přejít do hostitelského režimu.

USB 3.0 představilo zpětně kompatibilní rozšíření SuperSpeed ​​zásuvky micro-AB a zástrček micro-A a micro-B. Obsahují všechny piny mikro konektorů jiných než Superspeed a pomocí ID pinu identifikují role A a B zařízení a také přidávají piny SuperSpeed.

Mikro kabely OTG

USB OTG adaptéry, rozbočovače a čtečky karet

Když je zařízení s podporou OTG připojeno k počítači, používá vlastní kabel USB-A nebo USB typu C ( u moderních zařízení obvykle končí zástrčkami micro-B, USB-C nebo Lightning ). Když je k zařízení USB slave připojeno zařízení podporující OTG, například flash disk, musí zařízení slave buď končit příslušným připojením k zařízení, nebo musí uživatel dodat vhodný adaptér končící na USB-A. Adaptér umožňuje připojení jakéhokoli standardního USB periferie k zařízení OTG. Připojení dvou zařízení s podporou OTG k sobě vyžaduje buď adaptér ve spojení s kabelem USB-A podřízeného zařízení, nebo vhodný oboustranný kabel a softwarovou implementaci pro jeho správu. To se u zařízení USB typu C stává běžným.

Implementace smartphonu a tabletu

BlackBerry 10 .2 implementuje režim Host (jako v telefonu BlackBerry Z30 ). Nokia implementovala USB OTG do mnoha svých mobilních telefonů Symbian, jako jsou Nokia N8, C6-01, C7, Oro, E6, E7, X7, 603, 700, 701 a 808 Pureview. Některé špičkové telefony Android vyráběné společností HTC a Sony v rámci řady Xperia jej také mají. Samsung Android verze 3.1 nebo novější podporuje USB OTG, ale ne na všech zařízeních.

Specifikace uvedené na technologických webech (jako GSMArena, PDAdb.net, PhoneScoop a další) mohou pomoci určit kompatibilitu. Pomocí GSMArena jako příkladu by se vyhledala stránka pro dané zařízení a prozkoumala by se slovesnost v části Specifikace → Komunikace → USB . Pokud se zobrazí „USB Host“, zařízení by mělo být schopné podporovat externí USB příslušenství typu OTG.

V mnoha výše uvedených implementacích má hostitelské zařízení pouze zásuvku micro-B než zásuvku micro-AB. Přestože jsou nestandardní, adaptéry pro zásuvky micro-B až micro-A jsou široce dostupné a používají se místo nařízené zásuvky micro-AB na těchto zařízeních.

Zpětná kompatibilita

Zařízení USB OTG jsou zpětně kompatibilní s USB 2.0 (USB 3.0 pro zařízení OTG SuperSpeed) a při připojení ke standardním zařízením USB (bez OTG) se budou chovat jako standardní hostitelé nebo zařízení USB. Hlavní výjimkou je, že hostitelé OTG vyžadují pouze dostatek energie pro produkty uvedené na TPL, což může, ale nemusí stačit k připojení k periferii, která není uvedena. Napájený rozbočovač USB může tento problém obejít, pokud je podporován, protože pak bude poskytovat vlastní napájení podle specifikací USB 2.0 nebo USB 3.0.

Mezi verzemi 1.3 a 2.0 doplňku OTG byly zavedeny některé nekompatibility v HNP i SRP, což může při používání těchto verzí protokolu vést k problémům s interoperabilitou.

Kompatibilita nabíječky

Hlavní články: Specifikace nabíjení baterie USB a Specifikace napájení USB

Některá zařízení mohou používat své porty USB k nabíjení vestavěných baterií, zatímco jiná zařízení mohou detekovat vyhrazenou nabíječku a odebírat více než 500 mA (0,5 A), což jim umožňuje rychlejší nabíjení. Zařízení OTG mohou používat obě možnosti.

Viz také

Reference

externí odkazy