２００１年底，ＵＳＢ开发者论坛（ＵＳＢ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｒｓ Ｆｏｒｕｍ，ＵＳＢ ＩＦ）发布了专门用于ＵＳＢ 外设间"可移动互连"的ＵＳＢ２．０补充规范ＵＳＢ Ｏｎ－Ｔｈｅ－Ｇｏ，其目标是使外设以主机的身份和另外特定的一组外设直接通信。本文中归纳ＵＳＢ ２．０补充规范ＯＴＧ的相关技术，并主要讨论其新增特性。
１ 新的协议
ＯＴＧ补充规范对ＵＳＢ２．０的最重要的扩展是其更具节能性的电源管理和允许设备以主机和外设两种形式工作。ＯＴＧ有两种设备类型：两用ＯＴＧ设备（Ｄｕａｌ－ｒｏｌｅ ｄｅｖｉｃｅ）和外设式ＯＴＧ设备（Ｐｅｒｉｐ－ ｈｅｒａｌ－ｏｎｌｙ ＯＴＧ ｄｅｖｉｃｅ）。两用ＯＴＧ设备完全符合ＵＳＢ２．０规范，同时它还要提供有限的主机能力和一个ＭｉｎｉＡＢ插座、支持主机流通协议（Ｈｏｓｔ Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ，ＨＮＰ），并和外设式ＯＴＧ设备一样支持事务请求协议（Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ＳＲＰ）。当作为主机工作时，两用ＯＴＧ设备可在总线上提供８ｍＡ的电流，而以往标准主机则需要提供１００～５００ｍＡ的电流。
两个两用ＯＴＧ设备连接在一起时可交替以主机和从机的方式工作，这个特点兼容了现有ＵＳＢ规范主机／外设的结构模型。ＯＴＧ主机同样负责初始化数据通信的任务，比如：总线复位、获取ＵＳＢ各种描述符和配置设备。这些配置完成后，两个ＯＴＧ设备便可以分别以主机和从机方式传输信息，两个设备主从角色交换的过程由主机传输协议（ＨＮＰ）定义。以下以两用ＯＴＧ设备为例讨论ＳＲＰ和ＨＮＰ。
１．１ 事务请求协议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ＯＴＧ设备，又称Ｂ－ｄｅｖｉｃｅ，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。
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Ｂ－ｄｅｖｉｃｅ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Ａ－ｄｅｖｉｃｅ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”。
１．２ 主机流通协议ＨＮＰ
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性能描述符来判断它是否支持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，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。
２ 连接器和电缆
２．１ 连接器
ＵＳＢ ＩＦ在ＯＴＧ中定义了更小的连接器，可以同时用于主机式和外设式的设备、具有更低的电源需求、扩展的电源保护模式和利于上层软件开发的简洁设计。
ＯＴＧ和现有的ＵＳＢ２．０规范完全兼容，一个主要的机械上的改进是它的新式连接器。ＵＳＢ ２．０定义了三种连接器对（插头和插座）：Ｓｔａｎｄａｒｄ－Ａ、Ｓｔａｎｄａｒｄ－Ｂ和Ｍｉｎｉ－Ｂ。Ｍｉｎｉ－Ｂ连接器是专为较小的外设（如移动电话等）开发的。ＯＴＧ规范增加了第四种插头Ｍｉｎｉ－Ａ，两种插座：Ｍｉｎｉ－Ａ和Ｍｉｎｉ－ＡＢ。这些连接器比最初的ＵＳＢ连接器要小许多（如：Ｍｉｎｉ－Ａ插头截面积只有Ｓｔａｎｄａｒｄ－Ａ插头的３８％），更适合于便携式设备。
Ｍｉｎｉ－ＡＢ插座用于两用设备。Ｍｉｎｉ－Ａ新增的ＩＤ脚（以前的ＵＳＢ插头不含此脚）在连接Ｍｉｎｉ－ＡＢ时接地短路，而Ｍｉｎｉ－Ｂ则使该脚断开，这样两用设备便可识别连接设备的类型以决定设备的默认角色。
Ｍｉｎｉ－Ａ和Ｍｉｎｉ－Ｂ插头是严格配对适用的，如：不能将Ｍｉｎｉ－Ａ插头和Ｍｉｎｉ－Ｂ插座配合使用。但是，Ｍｉｎｉ－ＡＢ插座适合于以上两种插头。在外形上，Ｍｉｎｉ－Ａ更接近于椭圆形，而Ｍｉｎｉ－Ｂ更接近于正方形。另外，他们的插头和插座内部的塑料都有颜色：Ｍｉｎｉ－Ａ为白色，Ｍｉｎｉ－Ｂ为黑色，Ｍｉｎｉ－ＡＢ为灰色。
２．２ 电缆
ＵＳＢ ２．０规范定义了两种电缆：Ｓｔａｎｄａｒｄ－Ａ至Ｓｔａｎｄａｒｄ－Ｂ和Ｓｔａｎｄａｒｄ－Ａ至Ｍｉｎｉ－Ｂ。ＯＴＧ新增了两种电缆：Ｍｉｎｉ－Ａ至Ｓｔａｎｄａｒｄ－Ｂ和Ｍｉｎｉ－Ａ至Ｍｉｎｉ－Ｂ。Ｍｉｎｉ－Ａ－ｔｏ－Ｍｉｎｉ－Ｂ电缆的延迟被减少到可以在"Ａ端″使用适配器，如：用Ｓｔａｎｄａｒｄ－Ａ插头连接ＯＴＧ两用设备需要一个Ｓｔａｎｄａｒｄ－Ａ插座至Ｍｉｎｉ－Ａ插头的适配器，而用Ｍｉｎｉ－Ａ插头连接Ｓｔａｎｄａｒｄ－Ａ插座时需要一个Ｍｉｎｉ－Ａ插座至Ｓｔａｎｄａｒｄ－Ａ插头的适配器。
３ ＵＳＢ Ｏｎ－Ｔｈｅ－Ｇｏ设备类型
ＯＴＧ有两种设备：两用ＯＴＧ设备和外设式ＯＴＧ设备。两用ＯＴＧ设备可以作为ＵＳＢ外设或者ＵＳＢ ＯＴＧ主机，并且可为总线提供８ｍＡ电流。而外设式ＯＴＧ设备不具备主机性能，它必须在向两用设备（主机）的请求获准后才能通信。两用ＯＴＧ设备必须能以全速方式运行，而高速运行的方式是可选的。外设型ＯＴＧ设备可以设计在高速、全速和低速中的任意一种方式下工作。
３．１ 两用ＯＴＧ设备
两用ＯＴＧ设备都有一个Ｍｉｎｉ－ＡＢ插槽，所以一个Ｍｉｎｉ－Ａ至Ｍｉｎｉ－Ｂ电缆可以直接将两个两用ＯＴＧ设备连接在一起，而此时用户不会觉察到两个设备的不同，也不知道它们的默认主从配置。
Ａ－ｄｅｖｉｃｅ主机必须在事务传输过程中提供总线电源，这是Ａ－ｄｅｖｉｃｅ和Ｂ－ｄｅｖｉｃｅ的主要不同，同时也说明了两个设备的连接的非对等关系。Ａ－ｄｅｖｉｃｅ负责为总线供电因此它控制通信发生的时机，Ｂ－ｄｅｖｉｃｅ只有通过ＳＲＰ协议向"主机"请求传输。
设计一个两用设备是比较困难的，因为它要具备：有限的主机能力、可作为一个全速的外设（可选的高速方式）、ＯＴＧ目标设备的列表、目标设备的驱动程序、支持ＳＲＰ、支持ＨＮＰ、一个Ｍｉｎｉ－ＡＢ插座、ＶＢＵＳ上不小于８ｍＡ的电流输出、与用户通信的方式。
３．２ 外设式ＯＴＧ设备（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ－ｏｎｌｙ ＯＴＧ ｄｅｖｉｃｅ）
外设式ＯＴＧ设备是普通的ＵＳＢ外设。它有一个ＯＴＧ功能描述符说明其支持事务请求协议ＳＲＰ而且它不是两用ＯＴＧ设备。此外，外设式ＯＴＧ设备只能配置Ｍｉｎｉ－Ｂ型插座或者必须有一个带Ｍｉｎｉ－Ａ插头的附属电缆，而不能使用Ｍｉｎｉ－ＡＢ型插座。
ＳＲＰ是Ｂ－ｄｅｖｉｃｅ（此处指外设式设备）向Ａ－ｄｅｖｉｃｅ请求传输事务时必须使用的协议。它由前面提到的数据线脉冲调制和ＶＢＵＳ脉冲调制（Ｂ－ｄｅｖｉｃｅ产生）两种方法构成。Ａ－ｄｅｖｉｃｅ必须能检测这两种方法之一的信号，并开始一个相应的传输事务。除了固件（ｆｉｒｍｗａｒｅ）略有增加外，Ｂ－ｄｅｖｉｃｅ同时可产生两种信号的成本并没有增加成本，而且还使实现Ａ－ｄｅｖｉｃｅ更加简单（只需根据实际情况提供其中一种方式的检测）。
一个ＯＴＧ设备不必实现ＯＴＧ的所有性能。例如，一个外设式ＯＴＧ设备可能只需支持ＳＲＰ和一个小于等于８ｍＡ的默认电流消耗配置。其实，添加对ＳＲＰ支持也较简单：在ＶＢＵＳ上接一个驱动电阻并增加一些简单的逻辑，从而产生ＶＢＵＳ脉冲调制信号。
另外，无论是两用ＯＴＧ设备还是外设式ＯＴＧ设备，都可以和通用的计算机相连，只不过两用ＯＴＧ设备具有一定的主机能力（可以驱动特定的一组ＯＴＧ设备工作）。
４ 驱动程序
与ＰＣ主机不同，便携式设备没有便捷的方式和足够的空间装载新的驱动程序。因此，ＯＴＧ规范要求每个两用ＯＴＧ设备有一个支持的外设式ＯＴＧ目标设备的列表，列表中包括设备的类型和制造商等信息。ＵＳＢ ＩＦ正计划定义"ＯＴＧ Ｔｙｐｅ"规范。对于符合此规范的设备，ＯＴＧ主机只需提供一个驱动程序即可，这将使ＯＴＧ主机无需为每个设备提供单独的驱动程序，从而支持尽量多的ＯＴＧ外设。
与ＰＣ机不同，ＯＴＧ两用设备的驱动程序栈由ＵＳＢ主机栈和ＵＳＢ设备栈构成以满足两种工作方式的需要。ＯＴＧ驱动程序通过连接器的不同或者是否有ＨＮＰ交换设备的工作方式来决定使用ＵＳＢ主机栈还是ＵＳＢ设备栈。
当ＯＴＧ两用设备以主机方式工作时，ＵＳＢ主机栈工作。其中的主机控制器驱动程序负责ＵＳＢ主机栈与硬件端点的数据交换，ＵＳＢ驱动程序枚举并保存设备的信息，目标外设主机类驱动程序支持目标设备列表里的设备。主机类驱动程序由芯片制造商提供，同时，ＯＴＧ提供通用的主机类驱动程序（可以修改以用于非通用设备）。
当ＯＴＧ两用设备以从机方式工作时，ＵＳＢ设备栈工作。其中的设备控制器驱动程序负责ＵＳＢ设备栈与硬件端点的数据交换，ＵＳＢ协议层负责处理ＵＳＢ协议规范，设备类驱动程序的功能取决于该两用设备的功能（如数码照相机、存储设备、打印机等）。
ＯＴＧ驱动程序负责处理两用ＯＴＧ设备的工作方式转换，同时，它还可以返回其结果（如设备是否支持ＨＮＰ）并处理总线错误。应用层程序通过ＯＴＧ驱动程序开始或者结束一个传输事务，通过ＵＳＢ主机栈或设备栈与硬件层交换数据。
５ 数据流模型
ＯＴＧ主机和设备被划分为功能层、ＵＳＢ设备层和ＵＳＢ接口层三个不同的层次。
ＵＳＢ接口层为ＯＴＧ主机和ＯＴＧ设备提供物理连接，ＵＳＢ系统软件使用主机控制器来管理主机与ＵＳＢ设备的数据传输。ＵＳＢ系统软件相对于主机控制器而言，处理的是以客户角度观察的数据传输及客户与设备的交互。ＵＳＢ设备层为ＵＳＢ主机系统软件提供一个可用的逻辑设备。主机通过与之功能匹配的客户软件实现其各种功能。
ＯＴＧ设备与以往的ＵＳＢ设备一样由两种通道：数据流通道和消息通道。数据流通道没有定义好的结构，而消息通道则有固定的结构。但是，每个通道都有一定的带宽、传输类型、传输方向和缓冲区大小。自供电设备配置一个默认的控制通道，由它提供该设备的配置和状态等信息。
ＵＳＢ ＯＴＧ规范是ＵＳＢ２．０规范的补充而不是替代品。ＰＣ主机和标准外设并没有被取代，因为新的ＯＴＧ仅适用于需要具有主机功能和更小体积的便携式设备。ＯＴＧ在这些外设间引入了点对点的（ｐｏｉｎｔ－ｔｏ－ｐｏｉｎｔ）通信方式，这使得便携式仪器的发展有了更加广阔的空间。ＵＳＢ ＯＴＧ已受到Ｃｙｐｒｅｓｓ等芯片供应商、软件开发商和设备制造商的广泛支持，ＯＴＧ不久将会成为新一代的"移动计算"解决方案。
(编辑 Linda)
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