基于TD1120 嵌入式系統設計中USB OTG方案

移動設備和嵌入式市場的爆炸性增長促進了通過公共標準接口在不同設備之間進行方便的數據共享需求的增長。通用串行接口(USB)的廣泛應用穩固了其作為業界標準接口的地位，已經成為嵌入式系統I/O連接的事實標準。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，到目前已經迅速擴展到非PC的應用，包括移動嵌入式系統。今天嵌入式系統生產商的問題已經不是在產品中實現USB，而是如何最佳地將USB性能集成到他的產品中去，以大大地提升產品的連接性能。

在嵌入式應用中實現USB并不那么簡單，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實現的規劃很好，將簡化并加快把USB集成到終端產品的工作。這其中涉及到關于根據終端產品的USB應用情況進行的系統層面決策，產品特性和性能要求的權衡的不同將影響到USB功能性的恰當實現。

◆ USB2.0與OTG
USB2.0規范是USB1.1的演進，采用一個高速接口使系統生產商能推出具有相同易用連接優點的高性能產品。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通過在沒有計算機的情況下，相互之間對等連接使傳統的只能作為USB外設的移動產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、個人數字助理(PDA)、便攜式視頻錄像機(PVR)、數字相冊和多功能打印機等進行了優化。TD1120使得這些產品能擴展其應用，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)推動了高速外設連接需求。TD1120能實現高速數據傳輸，減少像連接到PC這樣的USB主機時大數據內容(圖形文件)的傳輸時間。當在主機模式時，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)、鍵盤、鼠標、打印機以及數碼相機。在全速下功耗較低，能延長系統電池壽命。

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，同時全速主機控制器能支持PictBridge功能，這樣用戶就可以將數碼相機連接到具有PictBridge的打印機，實現照片直接打印。

PC環境通常具有高性能的CPU，這個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，由于產品設計的要求，這些資源是非常有限的。要恰當地實現USB功能特性，需要認真的產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支持高速外設和全速主機功能兩個USB控制器的雙芯片實現來說，TD1120提供USB設計靈活性、低功耗、大大節省PCB空間并縮短系統開發周期的方案，這些都是工程師的主要關注的，這些好處同樣也轉換為系統成本的節省、加快客戶產品面市時間。

TD1120允許多端口配置、同時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OTG端口加標準的全速主機端口；三端口，兩個全速主機端口和一個高速外設端口。Mini-AB插座用來作為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。