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大家好，我是王工。
前段時(shí)間，生產(chǎn)部同事反饋主板程序無法燒錄，初步懷疑是eMMC問題，于是重新焊接eMMC并檢查電路，但問題依舊。經(jīng)過進(jìn)一步排查，最終發(fā)現(xiàn)問題出在OTG電路——USB接口的ESD靜電保護(hù)管損壞（下圖所示），導(dǎo)致DP信號對地短路。
這個(gè)案例讓我意識到USB OTG（On-The-Go）的工作原理可能是一個(gè)知識點(diǎn)，今天我們就來詳細(xì)探討OTG電路的工作機(jī)制，并結(jié)合實(shí)際電路分析其關(guān)鍵設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
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什么是USB OTG？
USB OTG（On-The-The-Go）是USB協(xié)議的一個(gè)擴(kuò)展，允許設(shè)備動態(tài)切換Host（主機(jī)）和Device（從設(shè)備）模式。例如：
手機(jī)（通常作為Device）可以通過OTG功能讀取U盤（此時(shí)手機(jī)變成Host）。
開發(fā)板可以通過OTG接口燒錄程序（Device模式）或讀取U盤數(shù)據(jù)（Host模式）。
在傳統(tǒng)的Micro USB接口中，OTG功能由USB_ID引腳控制：
USB_ID懸空（高電平） → 設(shè)備作為Device（從設(shè)備）。
USB_ID接地（低電平） → 設(shè)備作為Host（主機(jī)）。
而在Type-C接口中，OTG功能可由CC1/CC2引腳實(shí)現(xiàn)，其邏輯類似。
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OTG電路工作原理
如下原理圖，OTG功能的USB接口主要有VBUS_5V，DP，DM，ID，GND五個(gè)引腳，差分線上預(yù)留共模電感，信號線上都有ESD靜電管用于接口防護(hù)。
VBUS_5V0_USB20_OTG 是雙向電源網(wǎng)絡(luò)：
Host模式：輸出5V（如給U盤供電）。
Device模式：輸入5V（如PC給主板供電）。
我們的主芯片一般不支持5V供電，通過分壓電阻，將5V分壓為3.3V后，然后將該引腳連接主芯片。
VBUS_DET 用于檢測電源輸入，觸發(fā)中斷。
USB_ID/CC 引腳 決定設(shè)備工作模式。
1、PC（Host）插入主板（Device），VBUS_5V0_USB20_OTG輸入5V。
2、VBUS_DET檢測到上升沿，觸發(fā)中斷，MCU開始檢測USB_ID狀態(tài)。
如果USB_ID為高電平（懸空），設(shè)備進(jìn)入Device模式。
3、PC檢測到設(shè)備插入（DP/DM信號變化），提示用戶連接成功。
U盤（Device）通過OTG線插入主板（Host）。
USB_ID被拉低，MCU檢測到下降沿，切換至Host模式。
這個(gè)下降沿是怎么回事呢？
那是因?yàn)樵蹅兊?/span>OTG線上的ID引腳內(nèi)部跟GND相連，當(dāng)OTG線插入設(shè)備時(shí)，ID引腳通常處于高電平狀態(tài)，當(dāng)檢測到外部設(shè)備插入時(shí)，ID引腳會被拉低到GND，從而觸發(fā)設(shè)備識別為Host模式，允許設(shè)備作為主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?。
OTG線淘寶上賣的也比較便宜，幾塊錢都能買到。
2）切換成Host模式后，主設(shè)備通常會使能一個(gè)USB接口的限流電路，然后給Device設(shè)備供電，這時(shí)候DP上可以測試到高電平脈沖。
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關(guān)鍵設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1、ESD防護(hù)
USB接口易受靜電損壞，必須加ESD靜電管。
2、VBUS電源管理
Host模式需限流電路（如ETA6010），避免過流損壞設(shè)備。
3、Type-C的CC引腳處理
若使用Type-C接口，需通過CC引腳當(dāng)做USB_ID進(jìn)行Host/Device切換。
聲明：
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