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OTG（On-The-Go）是 USB 2.0 引入的一項重要功能，它允許兩個 USB 設備在沒有 PC 的情況下直接通信。例如，一部手機可以作為 USB Host 連接另一個 USB 設備（比如 U 盤、鍵盤等），也可以作為 Device 被電腦識別。

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一、什么是 OTG（USB On-The-Go）？

? OTG 的定義：

USB OTG 是一種允許設備在 Host（主機）和 Device（從機）之間動態切換 的機制，使得嵌入式設備（如手機、平板）既可以作為 USB 設備被 PC 識別，也可以作為主機控制其他 USB 外設。

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二、傳統 USB 與 OTG 的區別

特性	USB 標準	USB OTG
主從關系	固定：PC 是主機，外設是設備	可變：主從可動態協商
電纜端口	一端為 Host，一端為 Device	使用 OTG 專用線或 Micro-USB/USB-C
應用場景	PC ? 外設	手機 ? U 盤、平板 ? 鼠標、攝像頭等

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三、OTG 的核心機制：通過 ID 引腳判斷角色

OTG 電路結構主要使用 Micro-USB 或 USB-C 接口，它們都有一個額外的 ID 引腳，這個引腳用于判斷設備是 Host 還是 Device。

1. 對于 Micro-USB OTG：

ID 引腳狀態	角色
接地（GND）	作為 Host（A-device）
懸空（浮空）	作為 Device（B-device）

Micro-USB OTG 線內部通過電阻或物理接地來控制 ID 引腳的電平狀態。

2. 電路如何感知 ID 引腳？

MCU（如 STM32、NXP i.MX 等）中的 USB OTG 控制器有一個專門的 ID 引腳檢測功能（通常是某個 GPIO 或 USB PHY 的內部電路）：

• MCU 讀取 ID 引腳電平（低電平為 Host，浮空為 Device）
• 硬件或軟件邏輯據此配置 USB 控制器為 Host 模式或 Device 模式

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四、OTG 電路典型設計框圖

Micro-USB接口||-- VBUS (電源)|-- D+   (數據)|-- D-   (數據)|-- GND|-- ID ------> MCU 的 ID 檢測管腳|+-- GPIO/USBPHY → 判斷 Host/Device

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五、OTG 狀態轉換流程（簡化）

1. 插入 OTG 線纜

2. MCU 檢測 ID 引腳狀態

   • 若為低電平 → 設置為 Host 模式（可提供 VBUS，枚舉外設）
   • 若為浮空 → 設置為 Device 模式（等待被主機枚舉）

3. 初始化對應 USB 棧（Host Stack 或 Device Stack）

4. 開始通信

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六、VBUS 電源控制

• 在 Host 模式下，設備需要提供 VBUS 電源（一般通過 LDO 或負載開關控制）
• 在 Device 模式下，設備通過 VBUS 檢測 來判斷對方是否是 Host，并準備上電和枚舉

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七、USB-C 的 OTG 支持（補充）

USB-C 通過 CC（Configuration Channel）引腳協商角色關系，不再依賴傳統 ID 引腳，而是通過 CC 引腳的電阻（Rp/Rd）判斷誰是 Host。

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八、調試建議

• 使用萬用表測 ID 引腳是否接地，可判斷設備將進入 Host 還是 Device 模式
• 查看 USB OTG 控制器的初始化代碼，通常會有類似 USB_OTG_MODE_HOST / USB_OTG_MODE_DEVICE 的判斷邏輯
• 注意切換模式時應關閉/重啟 USB 控制器或重新上電 VBUS

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總結

OTG 是一種 USB 設備之間可以動態協商主從關系的機制。其核心在于通過 ID 引腳的電平狀態 來判斷 Host / Device 角色，并據此初始化對應的 USB 協議棧和控制器配置。OTG 電路設計重點在于 ID 引腳連接和 VBUS 電源控制。