USB オンザゴー

USB On-The-Go ( USB OTGまたは単にOTG ) は、2001 年後半に初めて使用された仕様で、タブレットやスマートフォンなどの USB デバイスをホストとしても機能させ、USB フラッシュ ドライブ、デジタル カメラ、マウス、キーボードなどの他のUSBデバイスを接続できるようにします。USB OTG を使用すると、デバイスはホストとデバイスの役割を切り替えることができます。たとえば、スマートフォンはホスト デバイスとしてリムーバブル メディアから読み取りますが、ホスト コンピューターに接続すると USB 大容量ストレージ デバイスとして表示されます。

USB OTG は、ホストと周辺機器の両方の役割を果たすデバイスの概念を導入しています。つまり、2 つの USB デバイスが接続され、そのうちの 1 つが USB OTG デバイスである場合、通信リンクが確立されます。リンクを制御するデバイスはホストと呼ばれ、もう 1 つは周辺機器と呼ばれます。

USB OTG は、デバイスに OTG A デバイスと OTG B デバイスの 2 つの役割を定義し、どちら側がリンクに電力を供給し、どちらが最初にホストになるかを指定します。OTG A デバイスは電力供給者であり、OTG B デバイスは電力消費者です。デフォルトのリンク構成では、A デバイスは USB ホストとして機能し、B デバイスは USB 周辺機器として機能します。ホスト モードと周辺機器モードは、後でホスト ネゴシエーション プロトコル (HNP) を使用して交換できます。

IDピンの配線は各デバイスの初期の役割を定義します。^[1]

標準 USB はホスト/デバイス アーキテクチャを使用します。ホストはバス全体のホスト デバイスとして機能し、USBデバイスは周辺機器として機能します。標準 USB を実装する場合、デバイスはどちらかの役割を担う必要があり、コンピューターは一般にホストとして設定され、(たとえば) プリンターは通常周辺機器として機能します。USB OTG がなかったため、携帯電話はコンピューターとの間で簡単にデータを転送できるように周辺機器機能を実装することが多かったです。このような携帯電話は周辺機器の役割も実装していたため、プリンターに簡単に接続できませんでした。USB OTG はこの問題に直接対処します。^[1]

デバイスが USB バスに接続されると、ホスト デバイスはデバイスとの通信を設定し、サービスのプロビジョニングを処理します(ホストのソフトウェアは、ファイル管理やその他の必要な種類のデータ通信や機能など、必要なデータ処理を有効にしたり実行したりします)。これにより、デバイスはホストに比べて大幅に簡素化されます。たとえば、マウスにはほとんどロジックが含まれず、ほとんどすべての作業をホストに依存しています。ホストはバス上のすべてのデータ転送を制御し、デバイスは (ポーリング時に) 対応が必要であることを通知することしかできません。たとえば、電話からプリンターへのデータ転送では、ホストはまず 1 つのデバイスからデータを読み取り、次にそれをもう 1 つのデバイスに書き込みます。^{[引用が必要]}

ホストとデバイスの配置は一部のデバイスでは機能しますが、バスを共有する他のデバイスに応じて、多くのデバイスがホストまたはデバイスとして動作できます。たとえば、コンピューター プリンターは通常はデバイスですが、コンピューターが存在しない (または少なくとも電源がオフになっている) 状態で、画像を含む USB フラッシュ ドライブがプリンターの USB ポートに接続されている場合、プリンターがホストの役割を担い、フラッシュ ドライブと直接通信してそこから画像を印刷できるようにすると便利です。^{[引用が必要]}

USB OTG は、デバイスがホストと周辺機器の両方の役割を果たすことができることを認識しており、そのため用語を微妙に変更しています。OTG では、デバイスはリンク ホストとして動作する場合はホスト、リンク周辺機器として動作する場合はリンク周辺機器のいずれかになります。ホストと周辺機器の役割の選択は、デバイスが接続されているケーブルの端によって完全に処理されます。起動時にケーブルの "A" 端に接続されたデバイス ("A デバイス" と呼ばれます) はデフォルトのホストとして機能し、"B" 端は "B デバイス" と呼ばれるデフォルトの周辺機器として機能します。^{[引用が必要]}

初期起動後、バスのセットアップは通常の USB 標準と同様に動作し、A デバイスが B デバイスをセットアップしてすべての通信を管理します。ただし、同じ A デバイスが別の USB システムに接続されたり、専用ホストが利用可能になったりすると、デバイスになることができます。^{[引用が必要]}

USB OTG はUSB ハブの使用を排除するものではありません。ただし、ホストと周辺機器の役割の交換は、2 つの OTG デバイスが直接接続された 1 対 1 接続の場合のみに規定されています。標準的なハブでは、デバイスが切断されるまで、1 つのデバイスがホストとして機能し、もう 1 つのデバイスが周辺機器として機能するため、役割の交換は機能しません。 [^{引用が必要]}

USB OTGは、2001年後半に最初に合意され、その後改訂されたユニバーサルシリアルバス（USB）2.0仕様の補足^[2]の一部です。 ^[3]最新バージョンの補足では、ターゲット機能とPCで使用されるものと同じUSB標準Aポートを備えた組み込みホストの動作も定義されています。^{[引用が必要]}

SuperSpeed OTGデバイス、組み込みホスト、および周辺機器は、 USB 3.0仕様のUSB OTGおよび組み込みホスト補足^[4]を通じてサポートされています。^{[引用が必要]}

USB 2.0 仕様の USB OTG および組み込みホスト補足では、3 つの新しい通信プロトコルが導入されました。

• アタッチ検出プロトコル (ADP): OTG デバイス、組み込みホスト、または USB デバイスが USB バスに電源が供給されていない場合でもアタッチメントの状態を判断できるようにし、挿入ベースの動作とアタッチメントの状態を表示する機能の両方を有効にします。これは、USB ポートの静電容量を定期的に測定して、別のデバイスが接続されているか、ケーブルがぶら下がっているか、ケーブルがないかを判別することによって行われます。デバイスの接続を示すのに十分な静電容量の変化が検出されると、A デバイスは USB バスに電源を供給し、デバイスの接続を探します。同時に、B デバイスは SRP (以下を参照) を生成し、USB バスに電源が供給されるのを待ちます。
• セッション要求プロトコル (SRP): 通信中の両方のデバイスがリンクの電源セッションがアクティブになるタイミングを制御できます。標準 USB では、ホストのみがこれを実行できます。これにより、電力消費を細かく制御できます。これは、カメラや携帯電話などのバッテリー駆動のデバイスにとって非常に重要です。OTG または組み込みホストは、周辺機器 (OTG または標準 USB デバイス) が電力を必要とするまで、USB リンクを無電力のままにすることができます。OTG および組み込みホストには通常、余裕のあるバッテリー電力がほとんどないため、USB リンクを無電力のままにしておくと、バッテリーの稼働時間を延ばすことができます。
• ホスト ネゴシエーション プロトコル (HNP): 両方のデバイスが OTG デュアル ロール デバイスである場合、2 つのデバイスがホスト/周辺機器の役割を交換できるようにします。ホスト/周辺機器の役割を逆にするために HNP を使用することで、USB OTG デバイスはデータ転送スケジュールの制御を取得できます。したがって、どの OTG デバイスでも USB OTG バスを介してデータ転送を開始できます。最新バージョンのサプリメントでは、HNP ポーリングも導入されました。これは、ホスト デバイスがアクティブ セッション中に周辺機器を定期的にポーリングして、ホストになるかどうかを判断します。
• HNP の主な目的は、実行したいタスクに対して A デバイスと B デバイス (下記参照) を間違った方向で接続したユーザーに対応することです。たとえば、プリンターは A デバイス (ホスト) として接続されていますが、カメラの印刷ジョブの表現を理解していないため、特定のカメラのホストとして機能することはできません。そのカメラがプリンターとの通信方法を認識すると、プリンターは HNP を使用してデバイスの役割に切り替え、カメラがホストになるため、ケーブルを再接続しなくてもカメラに保存されている写真を印刷できます。新しい OTG プロトコルは、専用線を介した電気信号に基づいているため、標準の USB ハブを通過できません。

USB 3.0 仕様の USB OTG および組み込みホスト補足では、追加の通信プロトコルが導入されています。

• ロール スワップ プロトコル (RSP): RSP は、USB 3.0 仕様で提供される標準メカニズムを拡張することで、HNP と同じ目的 (つまり、ロール スワッピング) を実現します。USB 3.0 仕様の USB OTG および組み込みホスト サプリメントに準拠する製品は、下位互換性を維持するために USB 2.0 サプリメントにも準拠する必要があります。SuperSpeed OTG デバイス (SS-OTG) は、RSP をサポートする必要があります。SuperSpeed 周辺機器対応 OTG デバイス (SSPC-OTG) は、周辺機器として SuperSpeed でのみ動作できるため、RSP をサポートする必要はありません。これらのデバイスには SuperSpeed ホストがないため、USB 2.0 データ レートで HNP を使用してロール スワップすることしかできません。

USB OTG は、デバイスに OTG A デバイスと OTG B デバイスの 2 つの役割を定義し、どちら側がリンクに電力を供給し、どちらが最初はホストであるかを指定します。OTG A デバイスは電力供給者であり、OTG B デバイスは電力消費者です。デフォルトのリンク構成では、A デバイスはUSB ホストとして機能し、B デバイスは USB 周辺機器として機能します。ホスト モードと周辺機器モードは、後で HNP または RSP を使用して交換できます。すべての OTG コントローラは両方の役割をサポートしているため、「OTG コントローラ」ではなく「デュアル ロール」コントローラと呼ばれることがよくあります。

集積回路(IC) 設計者にとって、USB OTG の魅力的な機能は、より少ないゲートでより多くの USB 機能を実現できることです。

「従来の」アプローチには 4 つのコントローラーが含まれるため、テストとデバッグのゲートの数が増えます。

• EHCI（レジスタインターフェース）に基づくUSB高速ホストコントローラ
• OHCI（別のレジスタインターフェース）に基づくフル/低速ホストコントローラ
• 高速とフルスピードの両方をサポートするUSB​​デバイスコントローラ
• ホストとデバイスコントローラ間のOTGルートポートを切り替える4番目のコントローラ

また、ほとんどのガジェットはホストかデバイスのいずれかである必要があります。OTG ハードウェア設計では、すべてのコントローラーが 1 つのデュアルロール コントローラーに統合されており、これは個別のデバイス コントローラーよりもやや複雑です。

メーカーのターゲット周辺機器リスト (TPL) は、一般的な PC の場合のように汎用ホストとして機能するのではなく、特定の製品やアプリケーションにホスト デバイスを集中させることを目的としています。TPL は、「ターゲット」ホストによってサポートされる製品を指定し、出力電力、転送速度、サポートされるプロトコル、デバイス クラスなど、サポートする必要があるものを定義します。これは、ホストとして機能する OTG デバイスと組み込みホストの両方を含む、すべてのターゲット ホストに適用されます。

オリジナルの USB OTG 規格では、mini-AB と呼ばれるプラグ レセプタクルが導入されましたが、これは後の改訂版 (改訂版 1.4 以降) でmicro-ABに置き換えられました。mini-A プラグまたは mini-B プラグのどちらも受け入れることができ、mini-A アダプタを使用すると、周辺機器からの標準 A USB ケーブルに接続できます。標準 OTG ケーブルには、片方の端に mini-A プラグ、もう一方の端に mini-B プラグがあります (同じタイプのプラグを 2 つ付けることはできません)。

ミニ A プラグが挿入されたデバイスは OTG A デバイスになり、ミニ B プラグが挿入されたデバイスは B デバイスになります (上記参照)。挿入されたプラグの種類は、ID ピンの状態によって検出されます (ミニ A プラグの ID ピンは接地され、ミニ B プラグの ID ピンはフローティング状態です)。

コンパクトなホスト ポートが必要な場合に使用される純粋な mini-A レセプタクルも存在しますが、OTG はサポートされていません。

USBマイクロプラグの導入に伴い、マイクロABと呼ばれる新しいプラグレセプタクルも導入されました。マイクロAプラグまたはマイクロBプラグのどちらでも使用できます。マイクロAアダプタを使用すると、固定または標準デバイスで使用される標準Aプラグに接続できます。OTG製品には、マイクロABレセプタクルが1つだけあり、他のUSBレセプタクルは不要です。^{[5] [6]}

OTG ケーブルには、片端にマイクロ A プラグ、もう片端にマイクロ B プラグがあります (同じタイプのプラグを 2 つ付けることはできません)。OTG は、標準 USB コネクタに ID ピンと呼ばれる 5 番目のピンを追加します。マイクロ A プラグの ID ピンは接地されていますが、マイクロ B プラグの ID は浮いています。マイクロ A プラグが挿入されたデバイスは OTG A デバイスになり、マイクロ B プラグが挿入されたデバイスは B デバイスになります。挿入されたプラグのタイプは、ピン ID の状態によって検出されます。

3つの追加のIDピン状態は、グランドピンに対する公称抵抗値124kΩ、68kΩ、36.5kΩで定義されています^{[5] 。これにより、デバイスは}USBアクセサリ充電アダプタで動作し、OTGデバイスを充電器と別のデバイスの両方に同時に接続できるようになります。^[7]

これら 3 つの状態は、次の場合に使用されます。

• 充電器と、デバイスなし、またはV _BUSをアサートしていない（電力を供給していない）Aデバイスが接続されています。OTGデバイスは充電とSRPの開始はできますが、接続はできません。^[7]
• _{充電器とV BUS}をアサートしている（電力を供給している）Aデバイスが接続されています。OTGデバイスは充電と接続が可能ですが、SRPを開始することはできません。^[7]
• 充電器とBデバイスが接続されています。OTGデバイスは充電してホストモードに入ることができます。^[7]

USB 3.0 では、下位互換性のあるマイクロ AB レセプタクルとマイクロ A およびマイクロ B プラグのスーパースピード拡張機能が導入されました。これらにはスーパースピード以外のマイクロ コネクタのすべてのピンが含まれており、ID ピンを使用して A デバイスと B デバイスの役割を識別し、スーパースピード ピンも追加されています。

OTG 対応デバイスを PC に接続する場合、デバイス独自の USB-A または USB Type-C ケーブル (通常、最新のデバイスでは micro-B、USB-C、またはLightningプラグで終わります) を使用します。OTG 対応デバイスをフラッシュ ドライブなどの USB デバイスに接続する場合、デバイスは適切な接続で終わるか、ユーザーが USB-A で終わる適切なアダプタを用意する必要があります。アダプタを使用すると、標準的な USB 周辺機器を OTG デバイスに接続できます。2 つの OTG 対応デバイスを接続するには、デバイスの USB-A ケーブルと組み合わせたアダプタ、または適切な両面ケーブルとそれを管理するためのソフトウェア実装が必要です。これは、USB Type-C デバイスでは一般的になりつつあります。

BlackBerry 10 .2 はホストモードを実装しています ( BlackBerry Z30端末と同様)。^[8] Nokia は、Nokia N8、C6-01、C7、Oro、E6、E7、X7、603、700、701、808 Pureview など、多くの Symbian 携帯電話に USB OTG を実装しています。HTC が製造する一部のハイエンド Android 携帯電話や、Sony のXperiaシリーズにも搭載されています。^[9] Samsung ^{[10] [11]} Androidバージョン 3.1 以降は USB OTG をサポートしていますが、すべてのデバイスでサポートされているわけではありません。^{[12] [13]}

• ホストパワー: Sony Ericsson Xperia pro
• 外部USB電源が必要: Motorola Droid 4

技術ウェブサイト（GSMArena、PDAdb.net、PhoneScoopなど）に掲載されている仕様は、互換性を判断するのに役立ちます。GSMArenaを例にとると、特定のデバイスのページを見つけて、仕様→通信→USBの下にある文言を調べます。「USBホスト」が表示されている場合、デバイスはOTGタイプの外部USBアクセサリをサポートできるはずです。^{[14] [15]}

上記の実装の多くでは、ホストデバイスにはマイクロABレセプタクルではなくマイクロBレセプタクルしかありません。非標準ではありますが、マイクロBからマイクロAレセプタクルへのアダプタは広く入手可能であり、これらのデバイスで必須のマイクロABレセプタクルの代わりに使用されています。^[16]

USB OTG デバイスは、USB 2.0 (SuperSpeed OTG デバイスの場合は USB 3.0) と下位互換性があり、標準 (非 OTG) USB デバイスに接続すると、標準 USB ホストまたはデバイスとして動作します。主な例外は、OTG ホストは TPL に記載されている製品に十分な電力を供給するだけでよく、記載されていない周辺機器に接続するには十分でない可能性があるということです。電源付きUSB ハブがサポートされている場合は、USB 2.0 または USB 3.0 の仕様に従って独自の電力を供給するため、この問題を回避できます。

OTG サプリメントのバージョン 1.3 と 2.0 の間で、HNP と SRP の両方にいくつかの非互換性が導入され、これらのプロトコル バージョンを使用するときに相互運用性の問題が発生する可能性があります。

一部のデバイスはUSBポートを使用して内蔵バッテリーを充電できますが、他のデバイスは専用の充電器を検出して500mA（0.5A）以上を消費し、より急速に充電することができます。OTGデバイスはどちらのオプションも使用できます。^[7]

• Android オープンアクセサリ開発キット
• モバイルハイデフィニションリンクは、USBオンザゴーIDピンを再利用します。
• 携帯電話アクセサリー
• USBヒューマンインターフェースデバイスクラス

• 公式サイト
• 「USB OTG フラッシュ ドライブ」。キングストン。
• Broida, Rick (2014 年 2 月 5 日)。「Android スマートフォンまたはタブレットが USB On-The-Go をサポートしているかどうかを確認する方法」CNet。OTGの互換性を確認するアプリと、OTG を克服して有効にするアプリの 2 つを参照します。