摘 要： 本文介绍了用sl811hs设计otg双角色设备的原理，并着重分析了主机协商协议和会话请求协议。
关键词： usb；otg；双角色设备；会话请求协议；主机协商协议
otg概述
在usb的系统上，是由一个主计算机来管理所有的通信，外围设备之间不能直接通信，必须通过主计算机来进行彼此间的联系。2001年发布的on-the-go(otg)是usb2.0规范的补充协议，弥补了usb2.0规范不能用于点对点通信的不足。otg定义了一个功能较少的主计算机，主要用在连接单一usb设备的便携设备上。otg的典型应用有蜂窝电话、pda和机顶盒等。图1是otg应用于pda和机顶盒的实例。
为了更好地支持便携设备，otg要满足有限的主机性能，以降低软件的复杂性，适合便携式设备外形的小usb连接器和节能等要求。
为了达到这些目标，otg补充协议介绍了双角色设备(drd)。drd是usb2.0兼容设备，既能作主机，也能用作外设，它具有如下特性：
?有限的主机性能；
?全速操作(高速可选)；
?目标外设列表；
?会话请求协议(srp)；
?主机协商协议(hnp)；
?一个且只有一个小型ab插座；
?vbus的最小输出8ma；
?与用户进行信息通信的手段。

图1　otg的典型应用

图2　sl811hs的框图

图3　sl811hs　otg框图

图4　vbus脉冲调制，d+/d-，和id脚检测

图5　电压比较器

sl811hs概述
sl811hs是双角色主机/外围设备的嵌入式usb控制器，可以与全速或低速usb外设通信。sl811hs可以与微处理器、微控制器、dsp、或者各种总线(如isa和pcmcia)接口。图2是sl811hs的框图。

sl811hs_otg drd参考设计
图3说明了如何用sl811hs外加cpu和一些模拟元件设计otg双角色设备。在软件的控制下，sl811hs可以支持usb主机和外设模式，不需要额外的硬件。

模拟元件的作用
vbus阈值
无论在主机还是外设模式下，都必须监测vbus。为了支持会话请求协议，需要检查vbus处于什么电平，以确定会话何时开始和结束。
本设计中用四个电压比较器监测vbus，它们覆盖了下列otg参数：
a设备vbus有效： va_vbus_vld >4.4v
a设备会话有效： va_sess_vld 0.8v-2.0v
b设备会话有效： vb_sess_vld 0.8v-4.0v
b设备会话结束： vb_sess_end 0.2v-0.8v
vbus脉冲调制
vbus脉冲调制是会话请求协议的一部分，在本设计中将cpu的一个gpio口经过r40连到vbus来实现vbus脉冲调制，如图4所示。
d+和d-的上拉和下拉电阻
为了使设备能够作为主机和外设工作，必须能够切换d+和d-上的上拉和下拉电阻。有许多方法可以控制这些电阻的切换。图4中显示的方法是采用外部cpu的gpio口来切换d+和d-上的电阻。当drd工作在主机模式时，gpioy和gpioz连接15k的下拉电阻到地，并且gpiox浮空1.5k的上拉电阻。当drd工作在外设模式时，gpiox连接1.5k的上拉电阻到电源，同时gpioy和gpioz浮空15k的下拉电阻。(注意，otg补充协议不允许关闭d-上的下拉电阻，本设计中的切换方式仅用于调试目的。)
id脚检测
当用户将插头插入小型ab插座时，id脚用来确定drd是a设备还是b设备。如果id对地短路，就表示插入的是小型a插头，从而使得drd成为a设备。软件通过一个gpio口来监测id脚的状态。
过流检测和控制
当drd是a设备时，在会话期间需要提供vbus。连接的b设备需要的电流有可能超出a设备的负载能力。图5中的比较器1用来检测过流，当vbus跌到4.4v以下时，表示过流情况产生了。另外，图6所示的限流电路提供过流保护，在过流情况下，由软件关闭vbus。

图6　过流检测和控制

图7　srp状态图1
vbus开/关控制
如图6所示，gpio开/关用于控制vbus。当drd是a设备时，由软件打开vbus直到会话结束。当drd是b设备时，vbus必须关闭。

sl811hs_otg的软件
当sl811hs是一个drd时，软件必须支持所有setfeature命令和otg描述符。otg有两个主要功能：会话请求协议和主机协商协议。
会话请求协议(srp)
srp协议能让b设备请求a设备提供电源vbus，并开始会话。当b设备发起srp时，软件促使数据线(d+)发脉冲，然后vbus发脉冲。a设备可以通过提供电源vbus来响应数据线脉冲或者vbus脉冲。图7和图8是srp中两个drd的状态图。
当a设备打开电源vbus时，srp结束。一旦a设备确定vbus已经到达一个有效电平，它就成为usb主机，并且检测b设备。
主机协商协议(hnp)
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