基于TD1120 嵌入式系統設計中USB OTG方案

移動(dòng)設備和嵌入式市場(chǎng)的爆炸性增長(cháng)促進(jìn)了通過(guò)公共標準接口在不同設備之間進(jìn)行方便的數據共享需求的增長(cháng)。通用串行接口(USB)的廣泛應用穩固了其作為業(yè)界標準接口的地位，已經(jīng)成為嵌入式系統I/O連接的事實(shí)標準。USB的成功和流行歸功于其具有熱拔插和即插即用的易用性能。USB從最初引入到PC，到目前已經(jīng)迅速擴展到非PC的應用，包括移動(dòng)嵌入式系統。今天嵌入式系統生產(chǎn)商的問(wèn)題已經(jīng)不是在產(chǎn)品中實(shí)現USB，而是如何最佳地將USB性能集成到他的產(chǎn)品中去，以大大地提升產(chǎn)品的連接性能。

在嵌入式應用中實(shí)現USB并不那么簡(jiǎn)單，與PC系統相比，設計工程師將面臨很多挑戰和局限性。如果USB實(shí)現的規劃很好，將簡(jiǎn)化并加快把USB集成到終端產(chǎn)品的工作。這其中涉及到關(guān)于根據終端產(chǎn)品的USB應用情況進(jìn)行的系統層面決策，產(chǎn)品特性和性能要求的權衡的不同將影響到USB功能性的恰當實(shí)現。

◆ USB2.0與OTG
USB2.0規范是USB1.1的演進(jìn)，采用一個(gè)高速接口使系統生產(chǎn)商能推出具有相同易用連接優(yōu)點(diǎn)的高性能產(chǎn)品。USB2.0支持高達480Mbps的高速數據傳輸，并且與USB1.1規范后向兼容，而后者僅支持全速的12Mbps和低速的1.5Mbps。

USBOTG是USB2.0規范的補充，結合了對移動(dòng)應用友好的新特性，包括低功耗、更小的USB接頭以及在相同的USB端口上增加了雙重角色的功能(作為主機和外設的功能)。OTG通過(guò)在沒(méi)有計算機的情況下，相互之間對等連接使傳統的只能作為USB外設的移動(dòng)產(chǎn)品的性能和連接性得到擴展。

圖1：USB軟件與操作系統的上層關(guān)系圖。

◆ OTG控制器
TD1120是TransDimension公司提供的第三代OTG控制器，并針對便攜式媒體播放器(PMP)、智能電話(huà)、個(gè)人數字助理(PDA)、便攜式視頻錄像機(PVR)、數字相冊和多功能打印機等進(jìn)行了優(yōu)化。TD1120使得這些產(chǎn)品能擴展其應用，既可以當作全速USB主機操作或高速外設，又能同時(shí)執行兩種功能。

數據內容量的增加和要求高帶寬的應用(例如大數據文件的傳輸)推動(dòng)了高速外設連接需求。TD1120能實(shí)現高速數據傳輸，減少像連接到PC這樣的USB主機時(shí)大數據內容(圖形文件)的傳輸時(shí)間。當在主機模式時(shí)，TD1120使系統能連接到更寬范圍的USB外設，例如大容量存儲設備(U盤(pán))、鍵盤(pán)、鼠標、打印機以及數碼相機。在全速下功耗較低，能延長(cháng)系統電池壽命。

對于多功能打印機，TD1120提供了一種將打印機升級到具有USB主機功能和外設連接特性的一種具有成本效益的方法。高速USB外設控制器提供從打印機到PC的連接，同時(shí)全速主機控制器能支持PictBridge功能，這樣用戶(hù)就可以將數碼相機連接到具有PictBridge的打印機，實(shí)現照片直接打印。

PC環(huán)境通常具有高性能的CPU，這個(gè)CPU具有充足的存儲器、功率預算以及PCB空間。然而，在嵌入式應用中，由于產(chǎn)品設計的要求，這些資源是非常有限的。要恰當地實(shí)現USB功能特性，需要認真的產(chǎn)品規劃和系統層面的考慮，這需要從USB應用、特性和性能要求以及權衡這些選擇對嵌入式處理器、操作系統(OS)和USB軟件堆棧的影響的判斷能力。

相對于需要分別用來(lái)支持高速外設和全速主機功能兩個(gè)USB控制器的雙芯片實(shí)現來(lái)說(shuō)，TD1120提供USB設計靈活性、低功耗、大大節省PCB空間并縮短系統開(kāi)發(fā)周期的方案，這些都是工程師的主要關(guān)注的，這些好處同樣也轉換為系統成本的節省、加快客戶(hù)產(chǎn)品面市時(shí)間。

TD1120允許多端口配置、同時(shí)的主機和外設操作以及靈活的操作模式。支持以下端口配置：雙端口，一個(gè)OTG端口加標準的全速主機端口；三端口，兩個(gè)全速主機端口和一個(gè)高速外設端口。Mini-AB插座用來(lái)作為OTG端口(OTG端口具有雙重角色功能)。OTG端口可以配制成主機端口或外設端口，取決于插入Mini-A或Mini-B插頭時(shí)所檢測到的ID管腳。如果插入的是Mini-A插頭(ID管腳短路)，端口配置為主機，當Mini-B插頭插入(ID管腳浮置)，則端口配置為外設。