USB On-The-Go - USB On-The-Go

O logotipo USB On-The-Go
Adaptador USB On-The-Go para portas de carregamento micro USB-B de smartphones e tablets sem porta USB-A dedicada

USB On-The-Go ( USB OTG ou apenas OTG ) é uma especificação usada pela primeira vez no final de 2001 que permite que dispositivos USB , como tablets ou smartphones , atuem como um host, permitindo que outros dispositivos USB , como unidades flash USB , digitais câmeras , mouse ou teclado , para serem acoplados a eles. O uso de USB OTG permite que esses dispositivos alternem entre as funções de host e dispositivo. Um telefone celular pode ler uma mídia removível como o dispositivo host, mas se apresentar como um dispositivo de armazenamento em massa USB quando conectado a um computador host.

O USB OTG introduz o conceito de um dispositivo que desempenha as funções mestre e escravo - sempre que dois dispositivos USB são conectados e um deles é um dispositivo USB OTG, eles estabelecem um link de comunicação . O dispositivo que controla o link é denominado mestre ou host, enquanto o outro é denominado escravo ou periférico.

O USB OTG define duas funções para os dispositivos: dispositivo OTG A e dispositivo OTG B, especificando qual lado fornece energia para o link e qual é inicialmente o host. O dispositivo OTG A é um fornecedor de energia e um dispositivo OTG B é um consumidor de energia. Na configuração de link padrão, o dispositivo A atua como um host USB com o dispositivo B atuando como um periférico USB. Os modos de host e periférico podem ser trocados posteriormente usando o protocolo de negociação de host (HNP).

A função inicial de cada dispositivo foi definida por qual miniplugue um usuário insere em seu receptáculo.

Visão geral

Uma configuração USB OTG envolvendo vários dispositivos

O USB padrão usa uma arquitetura mestre / escravo ; um host atua como o dispositivo mestre para todo o barramento e um dispositivo USB atua como um escravo. Ao implementar o USB padrão, os dispositivos devem assumir uma função ou outra, com os computadores geralmente configurados como hosts, enquanto (por exemplo) as impressoras normalmente funcionam como escravas. Na ausência do USB OTG, os telefones celulares geralmente implementam a funcionalidade escrava para permitir a fácil transferência de dados de e para computadores. Esses telefones, como escravos, não podiam ser prontamente conectados a impressoras, pois também implementavam a função de escravo. O USB OTG trata diretamente desse problema.

Quando um dispositivo é conectado ao barramento USB, o dispositivo mestre, ou host, configura as comunicações com o dispositivo e lida com o provisionamento de serviço (o software do host permite ou faz o manuseio de dados necessário, como gerenciamento de arquivos ou outro tipo de comunicação de dados desejado ou função). Isso permite que os dispositivos sejam bastante simplificados em comparação com o host; por exemplo, um mouse contém muito pouca lógica e depende do host para fazer quase todo o trabalho. O host controla todas as transferências de dados pelo barramento, com os dispositivos capazes apenas de sinalizar (quando monitorados) que requerem atenção. Para transferir dados entre dois dispositivos, por exemplo, de um telefone para uma impressora, o host primeiro lê os dados de um dispositivo e depois os grava no outro.

Embora o arranjo mestre-escravo funcione para alguns dispositivos, muitos dispositivos podem atuar como mestre ou como escravo, dependendo do que mais compartilha o barramento. Por exemplo, uma impressora de computador é normalmente um dispositivo escravo, mas quando uma unidade flash USB contendo imagens é conectada à porta USB da impressora sem nenhum computador presente (ou pelo menos desligada), seria útil para a impressora assumir o função de host, permitindo que ele se comunique diretamente com a unidade flash e imprima imagens a partir dela.

O USB OTG reconhece que um dispositivo pode executar funções mestre e escravo e, portanto, muda sutilmente a terminologia. Com o OTG, um dispositivo pode ser um host quando atua como um link mestre ou um "periférico" quando atua como um link escravo. A escolha entre as funções de host e periférica é feita inteiramente por qual extremidade do cabo o dispositivo está conectado. O dispositivo conectado à extremidade "A" do cabo na inicialização, conhecido como "dispositivo A", atua como o host padrão, enquanto a extremidade "B" atua como o periférico padrão, conhecido como "B- dispositivo".

Após a inicialização, a configuração do barramento opera como o faz com o padrão USB normal, com o dispositivo A configurando o dispositivo B e gerenciando todas as comunicações. No entanto, quando o mesmo dispositivo A é conectado a outro sistema USB ou um host dedicado se torna disponível, ele pode se tornar um escravo.

O OTG USB não impede o uso de um hub USB , mas descreve a troca de função periférica de host apenas para o caso de uma conexão um-para-um em que dois dispositivos OTG estão conectados diretamente. A troca de função não funciona por meio de um hub padrão, pois um dispositivo atuará como host e o outro como periférico até que sejam desconectados.

Especificações

USB OTG é uma parte de um suplemento à especificação Universal Serial Bus (USB) 2.0 originalmente acordada no final de 2001 e revisada posteriormente. A versão mais recente do suplemento também define o comportamento de um Embedded Host que possui recursos específicos e a mesma porta USB Standard-A usada por PCs.

Dispositivos SuperSpeed ​​OTG, Hosts incorporados e periféricos são suportados por meio do OTG USB e Suplemento de Host Incorporado para a especificação USB 3.0.

Protocolos

O USB OTG e o Suplemento de Host Embutido para a especificação USB 2.0 introduziu três novos protocolos de comunicação :

Anexar protocolo de detecção (ADP)
Permite que um dispositivo OTG, host integrado ou dispositivo USB determine o status do anexo na ausência de energia no barramento USB, permitindo o comportamento baseado em inserção e a capacidade de exibir o status do anexo. Ele faz isso medindo periodicamente a capacitância na porta USB para determinar se há outro dispositivo conectado, um cabo pendente ou nenhum cabo. Quando uma mudança grande o suficiente na capacitância é detectada para indicar a conexão do dispositivo, um dispositivo A fornecerá energia ao barramento USB e procurará a conexão do dispositivo. Ao mesmo tempo, um dispositivo B gerará SRP (veja abaixo) e esperará que o barramento USB seja alimentado.
Protocolo de solicitação de sessão (SRP)
Permite que os dois dispositivos de comunicação controlem quando a sessão de energia do link está ativa; em USB padrão, apenas o host é capaz de fazer isso. Isso permite um controle preciso sobre o consumo de energia, o que é muito importante para dispositivos operados por bateria, como câmeras e telefones celulares. O OTG ou host integrado pode deixar o link USB sem energia até que o periférico (que pode ser um OTG ou dispositivo USB padrão) requerer energia. O OTG e os hosts incorporados geralmente têm pouca bateria de sobra, portanto, deixar o link USB sem energia ajuda a estender o tempo de execução da bateria.
Protocolo de negociação de host (HNP)
Permite que os dois dispositivos troquem suas funções de host / periférico, desde que ambos sejam dispositivos OTG de função dupla. Ao usar o HNP para inverter as funções de host / periférico, o dispositivo USB OTG é capaz de adquirir o controle da programação de transferência de dados. Assim, qualquer dispositivo OTG é capaz de iniciar a transferência de dados pelo barramento OTG USB. A última versão do suplemento também introduziu a pesquisa HNP, na qual o dispositivo host pesquisa periodicamente o periférico durante uma sessão ativa para determinar se deseja se tornar um host.
O objetivo principal do HNP é acomodar os usuários que conectaram os dispositivos A e B (veja abaixo) na direção errada para a tarefa que desejam realizar. Por exemplo, uma impressora está conectada como o dispositivo A (host), mas não pode funcionar como host para uma câmera específica, pois não entende a representação da câmera de trabalhos de impressão. Quando essa câmera souber como se comunicar com a impressora, a impressora usará o HNP para alternar para a função escrava, com a câmera se tornando o host para que as fotos armazenadas na câmera possam ser impressas sem reconectar os cabos. Os novos protocolos OTG não podem passar por um hub USB padrão, pois são baseados na sinalização elétrica por meio de um fio dedicado.

O USB OTG e o Suplemento de Host Embutido para a especificação USB 3.0 introduz um protocolo de comunicação adicional:

Protocolo de troca de função (RSP)
O RSP atinge a mesma finalidade do HNP (ou seja, troca de funções) ao estender os mecanismos padrão fornecidos pela especificação USB 3.0. Os produtos que seguem o USB OTG e o suplemento de host incorporado para a especificação USB 3.0 também devem seguir o suplemento USB 2.0 para manter a compatibilidade com versões anteriores. Os dispositivos SuperSpeed ​​OTG (SS-OTG) são necessários para oferecer suporte ao RSP. Dispositivos OTG com capacidade periférica SuperSpeed ​​(SSPC-OTG) não são obrigados a suportar RSP, pois só podem operar em SuperSpeed ​​como um periférico; eles não têm host SuperSpeed ​​e, portanto, só podem trocar de função usando HNP em taxas de dados USB 2.0.

Funções do dispositivo

USB OTG define duas funções para dispositivos: dispositivo OTG A e dispositivo OTG B, especificando qual lado fornece energia para o link e qual é inicialmente o host. O dispositivo OTG A é um fornecedor de energia e um dispositivo OTG B é um consumidor de energia. Na configuração de link padrão, o dispositivo A atua como um host USB com o dispositivo B atuando como um periférico USB. Os modos host e periférico podem ser trocados posteriormente usando HNP ou RSP. Como cada controlador OTG suporta ambas as funções, eles são frequentemente chamados de controladores de "função dupla" em vez de "controladores OTG".

Para designers de circuitos integrados (IC), um recurso atraente do USB OTG é a capacidade de obter mais recursos USB com menos portas.

Uma abordagem "tradicional" inclui quatro controladores, resultando em mais portas para testar e depurar:

  • Controlador de host USB de alta velocidade baseado em EHCI (uma interface de registro)
  • Controlador host de velocidade total / baixa com base em OHCI (outra interface de registro)
  • Controlador de dispositivo USB, compatível com velocidades altas e máximas
  • Quarto controlador para alternar a porta raiz OTG entre os controladores do host e do dispositivo

Além disso, a maioria dos gadgets deve ser um host ou um dispositivo. O design de hardware OTG mescla todos os controladores em um controlador de função dupla que é um pouco mais complexo do que um controlador de dispositivo individual.

Lista de periféricos direcionados (TPL)

A lista de periféricos direcionados de um fabricante (TPL) tem como objetivo focar um dispositivo host em produtos ou aplicativos específicos, em vez de em seu funcionamento como um host de uso geral, como é o caso de PCs típicos. O TPL especifica os produtos suportados pelo host de "segmentação", definindo o que ele precisa oferecer suporte, incluindo a potência de saída, velocidades de transferência, protocolos suportados e classes de dispositivos. Ele se aplica a todos os hosts de destino, incluindo dispositivos OTG atuando como um host e hosts incorporados.

Plugue

Plugues USB padrão, mini e micro (fora da escala). As áreas brancas nos desenhos representam espaços vazios. Como os plugues são mostrados aqui, o logotipo USB (com a letra A ou B opcional) está na parte superior da sobremoldagem em todos os casos. A numeração dos pinos (olhando para os receptáculos) é espelhada nos plugues, de forma que o pino 1 no plugue se conecte ao pino 1 no receptáculo.

Miniplugues OTG

O padrão USB OTG original introduziu um receptáculo de plugue chamado mini-AB que foi substituído por micro-AB em revisões posteriores (Revisão 1.4 em diante). Ele pode aceitar um plugue mini-A ou um plugue mini-B, enquanto os adaptadores mini-A permitem a conexão com cabos USB padrão A vindos de periféricos. O cabo OTG padrão tem um plugue mini-A em uma extremidade e um plugue mini-B na outra extremidade (não pode ter dois plugues do mesmo tipo).

O dispositivo com um plugue mini-A inserido torna-se um dispositivo OTG A, e o dispositivo com um plugue mini-B inserido se torna um dispositivo B (veja acima). O tipo de plugue inserido é detectado pelo estado do pino ID (o pino ID do plugue mini-A é aterrado, enquanto o do plugue mini-B está flutuando).

Também existem receptáculos mini-A puros, usados ​​onde uma porta de host compacta é necessária, mas o OTG não é compatível.

Micro plugues OTG

Com a introdução do micro plugue USB, um novo receptáculo de plugue denominado micro-AB também foi introduzido. Ele pode aceitar um plugue micro-A ou um plugue micro-B. Os adaptadores Micro-A permitem a conexão com plugues A padrão, como usados ​​em dispositivos fixos ou padrão. Um produto OTG deve ter um único receptáculo micro-AB e nenhum outro receptáculo USB.

Um cabo OTG tem um plugue micro-A em uma extremidade e um plugue micro-B na outra (não pode haver dois plugues do mesmo tipo). OTG adiciona um quinto pino ao conector USB padrão, chamado de pino de ID; o plugue micro-A tem o pino ID aterrado, enquanto o ID no plugue micro-B é flutuante. Um dispositivo com um plugue micro-A inserido torna-se um dispositivo OTG A, e um dispositivo com um plugue micro-B inserido se torna um dispositivo B. O tipo de plugue inserido é detectado pelo estado do ID do pino.

Três estados de pinos de ID adicionais são definidos nos valores de resistência nominal de 124 kΩ , 68 kΩ e 36,5 kΩ , em relação ao pino de aterramento. Isso permite que o dispositivo funcione com adaptadores de carregador de acessórios USB que permitem que o dispositivo OTG seja conectado a um carregador e a outro dispositivo simultaneamente.

Esses três estados são usados ​​nos casos de:

  • Um carregador e nenhum dispositivo ou um dispositivo A que não está ativando o V BUS (não fornecendo energia) estão conectados. O dispositivo OTG tem permissão para carregar e iniciar SRP, mas não se conecta.
  • Um carregador e um dispositivo A que está ativando o V BUS (está fornecendo energia) estão conectados. O dispositivo OTG tem permissão para carregar e se conectar, mas não pode iniciar o SRP.
  • Um carregador e um dispositivo B estão conectados. O dispositivo OTG pode carregar e entrar no modo host.

USB 3.0 introduziu uma extensão SuperSpeed ​​compatível com versões anteriores do receptáculo micro-AB e plugues micro-A e micro-B. Eles contêm todos os pinos dos microconectores não Superspeed e usam o pino de ID para identificar as funções do dispositivo A e do dispositivo B, adicionando também os pinos SuperSpeed.

Micro cabos OTG

Adaptadores USB OTG, hubs e leitores de cartão

Quando um dispositivo compatível com OTG é conectado a um PC, ele usa seu próprio cabo USB-A ou USB tipo C (normalmente terminando em plugues micro-B, USB-C ou Lightning para dispositivos modernos). Quando um dispositivo habilitado para OTG é conectado a um dispositivo escravo USB, como uma unidade flash, o dispositivo escravo deve terminar na conexão apropriada para o dispositivo ou o usuário deve fornecer um adaptador apropriado terminando em USB-A. O adaptador permite que qualquer periférico USB padrão seja conectado a um dispositivo OTG. Conectar dois dispositivos habilitados para OTG requer um adaptador em conjunto com o cabo USB-A do dispositivo escravo ou um cabo de dois lados apropriado e uma implementação de software para gerenciá-lo. Isso está se tornando comum com dispositivos USB Type-C.

Implementação de smartphone e tablet

O BlackBerry 10 .2 implementa o modo Host (como no aparelho BlackBerry Z30 ). A Nokia implementou USB OTG em muitos de seus celulares Symbian, como Nokia N8, C6-01, C7, Oro, E6, E7, X7, 603, 700, 701 e 808 Pureview. Alguns telefones Android de última geração produzidos pela HTC e Sony na série Xperia também têm esse recurso . Samsung Android versão 3.1 ou mais recente suporta USB OTG, mas não em todos os dispositivos.

As especificações listadas em sites de tecnologia (como GSMArena, PDAdb.net, PhoneScoop e outros) podem ajudar a determinar a compatibilidade. Usando o GSMArena como exemplo, seria possível localizar a página de um determinado dispositivo e examinar o palavreado em Especificações → Comms → USB . Se "USB Host" for mostrado, o dispositivo deve ser capaz de suportar acessórios USB externos do tipo OTG.

Em muitas das implementações acima, o dispositivo host tem apenas um receptáculo micro-B em vez de um receptáculo micro-AB. Embora não sejam padrão, os adaptadores de receptáculo micro-B para micro-A estão amplamente disponíveis e são usados ​​no lugar do receptáculo micro-AB obrigatório nesses dispositivos.

Compatibilidade com versões anteriores

Os dispositivos USB OTG são compatíveis com versões anteriores de USB 2.0 (USB 3.0 para dispositivos SuperSpeed ​​OTG) e se comportarão como hosts ou dispositivos USB padrão quando conectados a dispositivos USB padrão (não OTG). A principal exceção é que os hosts OTG só precisam fornecer energia suficiente para os produtos listados no TPL, o que pode ou não ser suficiente para se conectar a um periférico que não esteja listado. Um hub USB com alimentação pode contornar o problema, se houver suporte, pois ele fornecerá sua própria energia de acordo com as especificações USB 2.0 ou USB 3.0.

Algumas incompatibilidades em HNP e SRP foram introduzidas entre as versões 1.3 e 2.0 do suplemento OTG, o que pode levar a problemas de interoperabilidade ao usar essas versões de protocolo.

Compatibilidade do carregador

Artigos principais: Especificação de carregamento de bateria USB e Especificação de fornecimento de energia USB

Alguns dispositivos podem usar suas portas USB para carregar baterias integradas, enquanto outros podem detectar um carregador dedicado e consumir mais de 500 mA (0,5 A), permitindo que carreguem mais rapidamente. Os dispositivos OTG podem usar qualquer uma das opções.

Veja também

Referências

links externos