PC領域的消費者大多是在商場的貨架上認識USB相關產品，包括壓縮驅動器、數位相機、印表機、掃描器、PDA、MP3播放器、快閃記憶體驅動器及其它許多具備新功能的技術產品。USB介面最初只是簡單地用於PC與印表機之間。事實上，對於消費者及其PC應用環境而言，USB連接目前普遍應用於全速（Full Speed，FS-12 Mbps）或高速（High Speed，HS-480 Mbps）及滑鼠應用常見的低速（Low Speed，LS-1.5 Mbps）環境。

隨著業界不斷朝向超可攜式設備的方向發展，顯然地，未來市場的可攜式設備可以直接連接到另一個可攜式設備，不需要經過主機PC。例如，按照傳統方法，使用者會將數位相機中的相片先傳送到PC，然後再下載到彩色相片印表機。不過在未來，使用者可以直接將數位相機的相片下載到相片印表機，而不需要透過PC主機。這種連結方式叫做USB“On-The-Go”（OTG），其1.0a版已於2001年12月獲得批准，以做為USB2.0的補充規格。

OTG特性

OTG的特性包括：為可攜式設備提供有限的主機性能；採用主機協商協定（HNP）、對話請求協定（SRP）及目標周邊表（TPL）；實體上使用更小的連接器來區分自身與標準的USB介面。HNP過程可以讓兩個可攜式設備協商誰來擔任“主機（host）”。通常，“主機”會是帶迷你AB（mini-AB）連接器 （可能是數位相機） 的設備，而周邊是插入迷你B連接器的B設備 （相片印表機）。如果兩個設備都有迷你AB連接器，具備迷你A插頭連接的設備將“初始化”成為主機。HNP可以讓兩個設備進行角色轉換，因此若以相片印表機為例，可在發出請求後立刻成為主機，以便傳送存儲的相片。但希望成為主機的設備必須能夠以最小8mA的電流驅動VBUS，而且帶迷你AB插口的產品必須具有主機能力。這種設備既可是主機又可做為周邊，所以我們稱之為“雙重角色設備”（DRD）。

DRD是特定的設備類型，必須具有發起和回應SRP事件的能力。當消費者不經意地在設備之間後向連接OTG纜線時，主機角色的交換也很重要，這時一個設備只能作為OTG周邊。只能做OTG周邊設備的特點是有迷你B插口或帶迷你A插頭的擷取纜線（captive cable），這時，器件會交換主機角色，而不會發送出錯誤資訊及更改線纜連接。作為一個主機，DRD不需要支援所有USB或USB OTG產品，但製造商需要指定DRD在TPL中支援的周邊。

可能有人會問，哪個設備在即插即用後即初始為主機？這已依據獨特的纜線力學原理，在OTG補充規格中作出定義。在纜線末端，迷你AB插口（DRD）、迷你A和迷你B插頭都採用第五個引腳（ID）來支持不同的電氣特性。對於迷你A插頭，該ID引腳透過一個低於10 ? 的電阻連接到 GND；對於迷你B插頭，該引腳則處於浮動狀態，或透過一個高於100 k? 的電阻連接到GND。

由於設備既可做為主機又可做為周邊，明顯地可根據事件請求及資料傳送方向進行上拉和下拉電阻的交換（設備是主機還是周邊──這與上行或下行終止要求有關）。對於HNP和SRP，OTG也受時間的驅動，所以需要不同的RC時間常數。OTG設備（矽）必須能夠提供與其控制器進行通信的手段，以便發送控制、中斷及狀態資訊。這一般是透過專用串列匯流排界面 （SBI） 或I2C [1] 介面來實現。(圖一)是簡化的OTG收發器模組方塊圖，包含了主要的功能模組。

《圖一 簡化的OTG收發器模組示意圖》

在OTG收發器內，需要對中斷源進行跟蹤並將狀態傳遞給控制器/應用處理器。在OTG協議中，多項參數或功能必須得到滿足，才能實現正確的資料傳輸。有效的VBUS（＞4.4V）、有效的對話閾值（對A設備和B設備）、關閉VBUS以降低功耗的能力及喚醒功能（SRP）、主機角色轉換及由此產生的VBUS驅動能力都是要支援的功能，並需要在各種控制暫存器內設定、清除或讀取位元，使OTG保持正常工作。

OTG應用──以車用套件為例

OTG收發器的其中一種初始驅動應用是免手持行動電話通信，並透過業界稱為車用套件（Carkit）的設備來實現，但其他配件（如PDA、行動電話、手提電腦和相機）也符合CEA-936-A[2]規格協議。這個規格仍在發展中，未來的OTG產品中還會支援更多的應用。

車用套件是行動通訊的一種方法，透過行動電話及支架、揚聲器及“按即通話”的按鈕來實現；又或者將行動電話及支架連接到整合了車用套件放大器/處理器的汽車立體聲系統，利用汽車立體聲揚聲器和獨立的麥克風或整合在立體聲系統面板上的麥克風。無論汽車立體聲如何實現，行動電話（或支架）的纜線介面會是迷你B，車用套件則為迷你A。目前的車用套件包括基本與高級兩種子類型；基本的車用套件不包含車用套件處理器，也不支援來自電話的UART訊號指令，但可進入信號轉換位準的“UART”模式。基本車用套件也不支援立體聲模式或提供電流限制功能，但卻支援電話與車用套件之間的中斷，以便實現“按即通話”功能。另一方面，高級車用套件支持電流限制功能、立體聲模式及UART訊號，因為要滿足指定的協議和暫存器組訊號功能才能定義為高級的車用套件操作模式 。

(圖二)所示為典型車用套件應用中的OTG收發器，其中電話/車用套件處理器透過揚聲器阻抗（ZPH_SPKR_OUT）直接將揚聲器（DC）偏置信號傳送給D+ 和D-USB資料線。圖二還顯示將ID引腳添加到標準的4線USB介面（不包括纜線遮罩）連接器（VBUS、D+、D- 和GND）以後，該介面（不包括纜線遮罩）是一個5線纜線/連接器（VBUS、D+、D-、ID和GND）。汽車套件規格也支援標準的4線USB介面。一些售後市場的車用套件配置更帶有點火感測（ignition sensing）、行動電話充電、汽車靜音功能（要求支持汽車立體聲功能或插入繼電器），甚至能夠透過車用套件電子模組連接手提電腦。

《圖二　電話/車用套件應用中的OTG收發器》

圖二中，阻抗ZPH_SPKR_OUT可當作基頻或應用處理器的電流限制器，會在音頻模式下設定D+/D- 資料線上的DC偏置電壓，並向基頻介面提供位準轉換。需要注意的是，在USB模式下與D+/D- 線的連接應為“Rs高端”，因此需要針對靜音功能將資料線接地，確保立體聲模式高級車用套件之應用沒有分阻器。ZPH_SPKR_OUT的最大（輸出）阻抗通常為200? 的幾何數量級，而且必須考慮基頻I/O的最大過壓容差。該阻抗通路是使過壓擊穿減至最低的關鍵，所以也應該用於將麥克風或揚聲器阻抗及功率傳送匹配的最佳化。麥克風信號在基頻與車用套件處理器之間透過D+ USB資料線進行傳輸。此外，電話處理器可使D+/D- USB資料線保持在3.3V以外的電壓值，因此理想的情況是用緩衝器或開關替代ZPH_SPKR_OUT，將音頻通路與USB資料通路分隔開來。分隔音頻通路的一種常用方法是使用類比開關。

OTG/車用套件應用中的類比開關

目前立體聲車用套件主要用於簡單音頻通信，並採用立體聲揚聲器系統來獲得行動電話音頻，但該規格還會進一步擴充，使資料與語音一起傳輸。例如在立體聲顯示器上顯示來電者身分，或者在通話時透過來電待接顯示來電者資料。新一代汽車立體聲系統 （高級車用套件） 可透過OTG協定從可攜式設備下載或上傳MP3。同樣地，汽車娛樂系統也將OTG協定用於互動式用戶體驗，如高保真音頻和視頻資料傳輸。

在(圖三)，阻抗ZPH_SPKR_OUT 被類比開關所取代，可以對D+/D- USB資料線及電話處理器進行隔離。因為在音頻模式下不需要保持USB輸出阻抗規格（對於FS，ZDRV＝28 至 44 ?），類比開關的選擇是音頻/視頻信號品質要求（串音、頻寬、插入損耗、關斷隔離）及可用電源的函數。

《圖三　電話/車用套件應用中的類比開關》

結語

因此，深入瞭解類比開關及其特性是非常重要的。如果沒有適當的考慮，插入損耗、頻寬、關斷隔離、串音、RON、RFLAT及電流“源/吸收”能力都可能影響最終產品。低RON開關可能具有更佳的信號品質特性，但或許不會保護處理器，使其免受瞬態電流的衝擊。RON值會受到產品應用所引進音頻放大器結構的影響。類比開關則能夠在車用套件與基頻處理器之間提供良好的音頻通路隔離。

（作者為快捷半導體積體電路部應用工程師）

延 伸 閱 讀	在個人電腦逐漸走向家庭娛樂平台的趨勢下，與之連結的眾多消費性電子產品內建USB2.0與IEEE1394等高速傳輸介面的比例亦逐年上升。相關介紹請見「從個人電腦娛樂化看USB與IEEE1394的發展趨勢」一文。 當進行可攜設備的設計時，工程師在選擇類比開關時必須特別關注RON、串擾、THD、頻寬、電荷注入、插損等參數。你可在「可攜設備及消費電子USB應用中的類比開關選擇」一文中得到進一步的介紹。 舊式USB介面的單向傳輸方式已很難匹配現今可攜式電子產品的強大功能，市場需要的是讓可攜式裝置直接互連的雙向聯結方式。在「USB 2.0 OTG行動版規格概述」一文為你做了相關的評析。

市場動態

Cypress Semiconductor宣佈全面供應支援嵌入式應用的USB 主控端高容量儲存裝置參考設計套件。全新設計套件CY4640是軟硬體解決方案，可驅動高容量儲存裝置無需透過PC直接相互傳遞資料。相關介紹請見「Cypress推出USB主控端高容量儲存參考設計套件」一文。 快捷半導體（Fairchild Semiconductor）推出三種適用於行動電話音頻電路的類比開關，具有低THD和平滑導通阻抗（RON）特性，能提供最佳的音頻保真度，且封裝體積僅為現有同類產品的三分之一。你可在「快捷半導體推出業界最小的低電阻類比開關」一文中得到進一步的介紹。 面對多元化追求速度與便利性的資料傳輸需求，巨盛電子提出一系列的儲存裝置間的解決方案，USB OTG Storage Bridge全系列儲存裝置橋接處理器。在「巨盛推出全系列USB OTG Storage Bridge處理器」一文為你做了相關的評析。