完成阻隔式USB 20 On-The-Go端口

  USB 作为工业体系中用于人机交互、确诊、固件下载、外设衔接和数据记载的接口正渐渐的变盛行。鉴于工业范畴存在噪声和恶劣瞬变，以及为了承认和保证电气安全，体系模块规划人员更喜爱对 USB 端口进行阻隔。具有一个能够衔接到主机（例如笔记本电脑）或外设（例如 USB 驱动器）的 USB 端口，而不是具有别离用于主机衔接和外设衔接的端口增加了灵敏性并降低了本钱。

  USBOn-The-GoOTG)供给了这种灵敏性，一起还答应经过主机洽谈协议(HNP)交流主机和外设人物。不过，现在没有用于阻隔USBOTG端口的解决方案。本文介绍了运用HNP完成阻隔式USBOTG端口的首要需求留意的几点和阻隔式USB中继器的相应要求，以及运用TI的ISOUSB211阻隔式USB中继器完成阻隔式USB OTG端口的运用图和测验成果。

  供给了完成阻隔式 USB 渠道的现有办法，以及有关为树立数据链路供给专用主机和外设端口的主张，如图 1 所示。上行（外设）端口经过一个 1.5kΩ 电阻器对 D+ 进行上拉（表明全速或高速外设）或对 D- 进行上拉（表明低速外设）。下行（主机）器材具有 15kΩ 下拉电阻器，以契合 USB 2.0 规范。下行端口为 5V VBUS 电源轨供电，不会从上行端口取电。树立衔接后，会检测到 VBUS 的存在，之后会进行上拉辨认和数据包传输。因而，关于端口有必要承当主机或外设人物的阻隔式 OTG 完成，阻隔器有必要对衔接通明。

  OTG端口有一个额定的第五个引脚，标记为ID 引脚。当衔接发生时，该 ID 引脚上的状况操控初始主机和外设人物，如图 2 所示。衔接到电缆 ID 接地短路的一端的端口承当初始主机（A 器材）人物，衔接到电缆 ID 悬空的另一端的器材承当初始外设人物（B 器材）。OTG 模块上的 ID 上拉有助于确认衔接时 ID 引脚的状况。当 B 器材期望接收主机人物时，OTG 界说了一个 HNP，使器材能够无缝地交流人物，而无需拔出和交流电缆衔接。为了使 HNP 无缝作业，阻隔式 USB 中继器应该能够动态地将任何一侧切换为上行侧或下行侧。本文不讨论经过发生脉冲 VBUS 来发动 A 器材上的会话的会话恳求协议。

  图 3 显现阻隔式中继器需求具有灵敏性，以便恣意一侧都能作为主机或外设运转。在运转期间，阻隔式中继器在上电时引进了一个 15kΩ 下拉电阻器。供给外部 1.5kΩ 上拉电阻器的一侧将树立衔接。另一侧承当主机人物，在中继器中引进内部 1.5kΩ 上拉电阻器以镜像下行衔接。运用 Micro-A 插头刺进的一端承当初始 A 器材人物，运用 Micro-B 插头刺进的一端承当初始 B 器材人物。在进行初始人物分配之后，HNP 在器材期望交流人物的场景中有一组界说的转化：初始 A 器材挂起总线，初始 B 器材经过断开 1.5kΩ 上拉电阻器并启用 15kΩ 下拉电阻器来转化至等候衔接状况。因为线 状况，因而 A 器材承当外设人物并经过启用其内部 1.5kΩ 上拉电阻器来树立衔接。总线现在反映了 J 状况，初始 B 器材（现在处于主机状况）将其检测为外设衔接。不管 HNP 确认的人物怎么，5V VBUS 都由 A 器材供给。

  图 4 演示了运用板载元件的阻隔式 USB-OTG完成。该电路包括ISOUSB211阻隔式高速 USB 中继器、SN65055W推挽变压器驱动器和ISO6721双通道数字阻隔器，用于完成阻隔式 USB-OTG 操作。正如上一节中着重的那样，关于 USB-OTG 运用，阻隔式 USB 解决方案必定答应任一侧作为上行侧或下行侧。这种灵敏性由 ISOUSB211 来完成，该器材具有主动人物检测功用，使任何一侧都能轻松地依据哪一侧首要检测到 1.5kΩ 上拉电阻器来承当上行或下行人物。ISO6721 经过阻隔栅将 ID 信息从衔接器传输到 OTG 模块。来自 ISOUSB211 的 V2OK 信号（指示 VBUS2 是否可用）被馈送到 OTG 模块的 USB_DET 引脚。USB 2.0 规范规则，除非存在 VBUS，不然器材不应在 DP/DM 线路上引进上拉电阻器。OTG 模块依据 USB_DET 状况操控内部上拉电阻器。次级侧低压降稳压器 (LDO) 输出与衔接器的 VBUS 之间的电源途径中用于操控电力运送的开关取决于衔接到模块的器材类型。OTG 模块驱动 VBUSON 信号，以防片外电源需求为衔接的器材供电。这将操控次级侧 LDO 输出与衔接器的 VBUS 之间的开关。

  衔接到阻隔式 OTG 模块（A 器材）的 ID 引脚接地短路。该信息经过 ISO6721 的反向通道发送，穿过阻隔栅。然后 OTG 模块向 VBUSON 宣布信号，使其变为高电平，进而使开关闭合，然后为闪存驱动器（B 器材）供电。直到该阶段，V2OK 坚持低电平，OTG 模块不发动 D+/D- 上拉操控。器材侧上电后，V2OK 变为高电平，然后使 OTG 模块能够依照 USB 2.0 规范操控上拉电阻器。

  衔接到阻隔式 OTG 模块（B 器材）的 ID 引脚悬空，经过 ISO6721 的反向通道以高电平进行传输。OTG 模块使 VBUSON 的状况坚持为低电平，这会在衔接的主机自供电时使开关坚持断开状况。假定主机是自供电的，而且依据 USB 2.0 规范发动了上拉，V2OK 会在衔接树立后当即变为高电平。

  为了演示从 A 型器材到 B 型器材在任一方向的电力运送，引进了一个额定的SN6505EVM。

  在图 5 中，支撑 OTG 功用的手机（带有母头 Micro-B 衔接器，双人物端口）凭借 Type-A 转 Micro-B 衔接器经过 ISOUSB211EVM 衔接到笔记本电脑（带有 Type-A 母头端口）。该试验的方针是将文件从手机复制到笔记本电脑中。

  在初次衔接期间，衔接到手机的电缆端将衔接的 ID 设置为高阻态（B 型器材）。一旦手机辨认到 ID 引脚被设置为高阻态，它就会承当 B 型人物。电力经过 ISOUSB211EVM 上的 SN6505 途径从笔记本电脑传输到手机。手机使 DP 线路上的上拉电阻器收效（指示 B 型人物），ISOUSB211 在 1 侧引进其内部 1.5kΩ 上拉电阻器。尔后，会依照 USB 2.0 规范在 A 型器材和 B 型器材之间进行通讯。

  在图 6 中，支撑 OTG 功用的手机（带有母头 Micro-B 衔接器，双人物端口）经过 Type-A 母头转 Micro-A 衔接器衔接至闪存驱动器（运用 Type-A 端口）（运用 Type-A 母头转 Micro-A 衔接器衔接至 EVM）。该试验的方针是将文件从闪存驱动器复制到手机中。

  在衔接过程中，衔接到手机的电缆端的 ID 引脚接地短路（A 型器材）。手机辨认 ID 引脚设置为低电平，然后承当 A 型人物。经过 SN6505 树立的反向电源途径处于作业状况，为闪存驱动器上电。闪存驱动器使 DP 线路上的上拉电阻器收效（指示 B 型人物），ISOUSB211 在 2 侧引进其内部 1.5kΩ 上拉电阻器。尔后，会依照 USB 2.0 规范在 A 型器材和 B 型器材之间进行通讯。

  运用具有灵敏的主机侧和外设侧的阻隔器能够轻松树立阻隔式 USB OTG 运用，其间在运转期间依据首要在 DP/DM 线路上从外部在哪一侧观察到 1.5kΩ 上拉电阻器来装备主机侧和外设侧。此类装备可保证完成更小的尺度、更少的衔接器以及彻底可切换的人物，而无需更改硬件。

  本文来源于德州仪器《模仿规划期刊》。《模仿规划期刊》由德州仪器工程师和专家精心编撰并汇编，掩盖从基础知识到先进的技能、从数据转化器到传感器运用的广泛主题，为模仿规划新手和资深用户更好的供给实用信息和解决方案。