10_OTG硬件检测电路#

1. OTG接口与转换器#

OTG是”On The Go”的英文缩写,字面上可以理解为“安上即可用”。USB传输是主从结构,一切USB传输都有Host发起。比如在开发板上可以插入U盘,这时开发板作为USB Host。但是开发板要跟PC通信,开发板就要作为USB Device。开发板要作为USB Host、USB Device两种角色,可以使用OTG插口:它可以根据硬件电路自动识别自己的角色,切换为USB Host或USB Deivce。

OTG插口有多种形态,常用的有Micro USB、Type C,如下:

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1.1 Micro USB#

对于Micro USB插座,它有5条引脚:

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引脚作用如下表所示:

引脚名

作用

VBUS

作为Host时,对外供电
作为Device时,接收外部输入的电源

DM

数据信号

DP

数据信号

ID

分辨自己角色的引脚:
1:作为Device
0:作为Host

GND

地线

开发板作为USB Device时跟PC上的USB相连,PC的USB接口只有VBUS、DM、DP、GND,所以开发板的ID引脚跟PC的USB口并无连接,它被板子上的上拉电阻拉高。

开发板作为USB Host时,需要接入一个”OTG转换器”,如下图黑色的转换器:

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OTG转换器的内部电路很简单(参考:https://www.lulian.cn/news/otg_gongneng_jiexi-cn.html):

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这个转换器插入开发板的OTG口之后,OTG口上的ID引脚就被拉低,软件转换为USB Host。

1.2 Type C#

Type C插座里面有两组完全一样的信号,Type C数据线无论正插、反插,都可以使用:

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Type C插座有如下信号(参考:https://blog.csdn.net/qq_37659014/article/details/124479125),在USB2.0协议里我们只关心红框里的信号:

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开发板作为USB Device时跟PC上的USB相连,PC的USB接口只有VBUS、DM、DP、GND,所以开发板的CC1、CC2引脚跟PC的USB口并无连接,它被板子上的上拉电阻拉高。

开发板作为USB Host时,需要接入一个”OTG转换器”,如下图黑色的转换器:

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如果不考虑兼容USB 3.0协议,上述转换器的电路图很简单,把Type C插头里面的CC引脚连接5.1K欧姆电阻到GND即可。如下图所示(参考:https://www.elecfans.com/connector/20180309645002_a.html):

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2. OTG接口电路#

开发板上的OTG接口需要实现两个功能:

  • 检测ID引脚(使用Type C接口的话是CC1、CC2引脚),引入主控芯片:软件根据它设置USB控制器的角色(Host或Device)

  • 根据ID引脚(或者CC1、CC2)决定VBUS是否输出电源:硬件电路自动实现

2.1 Micro USB#

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2.2 Type C#

如果不考虑兼容USB 3.0协议,可以使用如下精简电路:CC1、CC2作为ID引脚。

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如果要兼容USB 3.0协议,则需要加入专用的芯片:

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