何谓USB OTG?
一切得先从USB的历史说起，从1996年USBID正式提出USB 1.0标准以来，USB标准经过数次演化。目前工业上常见的USB标准主要是基于1998年制定的USB 1.1标准并在后来成为USB 2.0的全速（Full-speed）版本，理论传输速度为12 Mbps，即1.5 MB/s，以及2000年制定的真正的USB 2.0，被称为USB 2.0的高速（High-speed）版本，理论传输速度为480 Mbps，即60 MB/s，但实际传输速度一般不超过30 MB/s。近年出现的USB 3.0/3.1则实现超高速的传输。
USB OTG标准在完全兼容USB2.0标准的基础上，2001年12月18日由USB Implementers Forum公布，增添了电源管理（节省功耗）功能，它允许设备既可作为主机，也可作为外设操作（两用OTG）。OTG是USB2.O版本的补充，并不是独立的标准，它保留了USB2.0的所有特点。
USB HOST/DEVICE/OTG概念
USB设备分为HOST（主设备）和SLAVE（从设备，也称Peripheral），只有当一台HOST与一台SLAVE连接时才能实现数据的传输。而USB OTG设备既能做主机，又能做设备。OTG技术就是实现在没有Host的情况下，实现从设备间的数据传送。当OTG插到电脑上时，OTG的角色就是连接电脑的Peripheral device（比如读卡器），而当USB/SD device插到OTG上，OTG的角色就是HOST（主机），有些手机也经常用到OTG功能。
OTG控制器可以做host，也能做Peripheral device，控制器的角色一般由USB ID电平来决定。在OTG功能中一般用到5 Pin的Mini USB或Micro-USB接口，引脚定义如下：
1：VCC
2：D-
3：D+
4：id
5：GND
其中ID引脚的功能用于区分是Host还是Peripheral：
- ID连接到GND: Host
- ID不连接（浮动）: Peripheral
这个ID线只有对OTG才有用，可用电缆的连接方式来决定初始角色。在OTG中，初始主机设备称为A设备，外设称为B设备。mini-A插头中的ID引脚接地，mini-B插头中的ID引脚浮空。支持OTG功能的两用设备使用mini-AB插座，接收并监测此ID信号。系统控制器会根据ID脚的电平判断是什么样的设备插入，如果是高电平，则是mini-B接头插入，此时系统就做主模式(master mode)。如果ID为低，则是mini-A接口插入，然后系统就会使用HNP对话协议来决定哪个做Master，哪个做slave。
完整的USB2.0 OTG 控制器硬件信号如下：
USB_ID是个输入信号,由 USB OTG 协议定义,用于识别 USB 口所接设备的默认角色(host or device)。USB_ID 默认上拉,处于 device 状况,如果要控制器进入 host 状态,需外接 mini-A 口或 micro-A 口将 USB_ID 短接到地。也可以由软件进行强制切换。一般OTG设备使用插头中的ID引脚来区分A/B Device，Micro-A插头，USB_ID接地被称作为A-Device,为连接时候的USB Host，A-Device始终为总线提供电力；Micro-B插头，USB_ID悬空被称作为B-Device,为连接时候的从设备，设备的USB Host/USB Device角色可以通过HNP切换。
OTG的工作原理
1.1主机（Adevice）和从机（Bdevice）的初始功能
设备的初始功能是通过定义连接器来实现的。OTG定义了一个 叫做MiniAB的袖珍插孔，他能直接接入MiniA或者MiniB插口，MiniAB有一个ID引脚上拉至电源端，MiniA插头有一个与地连接好的 ID（R<10 Ω），Mini B插头有一个与地连接的开路ID引脚(R>100 kΩ)。当2个OTG设备连接到一起的时 候 ，MiniA插头边的ID引脚会注入一个”0″状态，MiniB插头边的ID引脚为 “1”，ID为0的OTG设备默认为主机 （Adevice），ID为1的OTG设备默认为从机（B device）。
1.2 对话请求协议SRP(Session Request Protocol)
这个协议允许Adevice(可以是电池供电)在总线未使用 时通过切断Vbus来节省电源消耗，也为Bdevice启动总线活动提供了一种方法。任何一个Adevice， 包括PC或便携式电脑，都可以响应 SRP；任何一个Bdevice，包括一个标准USB外设， 都可以启动SRP；要求一个双重功能设备既能启动SRP，又能响应SRP。
在以往的USB系统运行过程中，主机提供5V的电源和不低于100mA的总线电流。当OTG 主机(指以主机方式工作的两用OTG设备，又称A-device)连接到有线电源时这种方法是适用的，但像手机这样的自供电移动设备则不能承受如此大的电 能浪费。为了节约电源延长电池的使用寿命，当总线上没有活动时，OTG主机将挂起总线电源VBUS。SRP协议可使OTG从机(指外设式设备或者以外设方 式工作的两用设备，又称Bdevice，此处指后者)请求A-device重新使能VBUS，而后A-device使用HNP协议交换两个设备的工作方式，这两步完成后由新的OTG主机开始事务传输。B-device可在前一事务结束2ms后的任意时间开始SRP，SRP的时序波形见图形1。
B-device将先后执行数据线脉冲调制(data-line pul-sing)和VBUS脉冲调制(VBUS pulsing) 。它通过使能数据线上拉电阻(全速和高速设备为D+，低速设备为D-)5～10ms实现前者，后者通过驱动VBUS实现。
VBUS必须要有足够长的时间对 其电容充电，这个时间应能保证不大于13μF的电容充电至2.1V(OTG设备的电容是6.5μF或更小)，从而不会对标准主机的96μF或更高的电容充 电至2.0V。该限制保证了从Bdevice引来的VBUS电流不会破坏标准主机的端口。
A-device检测到数据线脉冲调制或者VBUS脉冲调制后，首先复位总线，然后发送 Set_feature命令而先不进行设备的枚举，此时B-device尚处在默认的从机状态。如果Set_feature命令成功执行，说明B- device为两用OTG设备，A-device(使用HNP协议)挂起VBUS准备让B-device交换为主机方式接管总线。如果 Set_feature命令执行失败，说明B-device为外设式OTG设备，于是A-device使能VBUS准备开始一个传输事务（此时，A- device只是被唤醒，并未改变工作方式）。当Adevice认为总线上没有传输需要时，挂起VBUS以结束该事务。这种A-device自动检测 B-device是否支持HNP协议的特征称为”No Silent Failure”。
1.3 主机流通协议HNP(Host Negotiation Protocol)
当两用设备连接了一个Mini-A插头或者Mini-B插头时，它相应的便以OTG主机或者OTG外设的默认方式工作。A-device为默认主机，所以由它提供VBUS电源，且在检测到有设备接入时复位总线、枚举并配置B-device。
A-device在完成对B-device的使用后，可以通过查询B-device的 OTG性能描述符来判断是否支持HNP协议（即是否为两用OTG设备）。如支持HNP，B-device将返回有效的OTG性能描述符，Adevice则产生一个Set_feature命令（即HNP_Enable）来通知B-device可以在总线挂起的时候以主机方式工作，随后A-device挂起总线。
B-device通过上拉电阻（全速时）或者下拉电阻（高速时）拉低D+以示连接断开。随 后，作为对Bdevice断开的响应，A-device使能它的数据线并开始以从机方式工作。完成这些转换后，B-device和Adevice便各自以主机角色和外设角色使用总线。如果该B-device属于两用OTG设备且A-device不再使用它了，A-device便重发 Set_feature命令并挂起总线。若B-device申请角色转换时出错，A-device则拉低VBUS以结束该事务。当B-device正常结 束传输事务时便挂起VBUS使能其上拉电阻，重新以从机方式运行。A-device检测到总线挂起后，发出一个连接断开信号并重新以主机方式工作。
当两用设备连接了一个Mini-A插头或者Mini-B插头时，它相应的便以OTG主机或者OTG外设的默认方式工作。A-device为默认主机，所以由它提供VBUS电源，且在检测到有设备接入时复位总线、八举并配置B-device。
A-device在完成对B-device的使用后，可以通过查询B-device的OTG 性能描述符来判断是否支持HNP协议（即是否为两用OTG设备）。如支持HNP，B-device将返回有效的OTG性能描述符，A-device则产生一个Set_feature命令（即HNP_Enable）来通知B-device可以在总线挂起的时候以主机方式工作，随后Adevice挂起总线。 HNP的时序波形见图2。
B-device通过上拉电阻（全速时）或者下拉电阻（高速时）拉低D+以示连接断开。随 后，作为对B-device断开的响应，A-device使能它的数据线并开始以从机方式工作。完成这些转换后，B-device和A-device便各自以主机角色和外设角色使用总线。如果该B-device属于两用OTG设备且A-device不再使用它了，Adevice便重发 Set_feature命令并挂起总线。若B-device申请角色转换时出错，A-device则拉低VBUS以结束该事务。当B-device正常结 束传输事务时便挂起VBUS使能其上拉电阻，重新以从机方式运行。Adevice检测到总线挂起后，发出一个连接断开信号并重新以主机方式工作。
HNP是一种用来实现Adevice和Bdevice主机/从机转换的协议（实际上是电缆的反转）。
主/从机功能交换的结果表现在下列过程中：
(1)利用上拉电阻来发送信号给从机。
(2)Adevice可在Bdevice上设置”HNP Enable”特性。
(3)Bdevice断开上拉。
(4)ADevice与上拉电阻相连，表明Adevice从属于从机。
(5)Adevice给Vbus供电。
(6)Bdevice检测Adevice的上拉。
(7)复位/列举/使用Adevice。
OTG描述符
在枚举阶段，OTG A-device将会从B-device请求OTG配置描述符。此三字节描述符由三部分组成：bLength， bDescriptorType， 和bmAttributes，位定义如下图所示。
srp_support
如果设备支持SRP，则这一位设置为TRUE。
hnp_support
如果设备支持HNP，则这位设置为TRUE。
Set Feature Commands
A-device会使用SetFeature 命令使能B-device的特点行为，或表明A-device到B-device的特定能力。
b_hnp_enable
设置此特性表明B-device已经能够执行HNP。
此特性仅在总线复位或会话结束时清除，不能通过ClearFeature(b_hnp_enable) 命令清除。
a_hnp_support
设置此特性表明B-device连接的A-device端口支持HNP。A-device会在会话开始，任意B-device配置被选择之前设置此特性。
a_alt_hnp_support
设置此特性表明B-device连接的A-device端口没有HNP功能，但是此A-device 有备用的端口具备HNP功能。此特性仅在总线复位或会话结束时清除，不能通过ClearFeature(b_hnp_enable) 命令清除。
