USB 온더고

3. 상세

USB 온더고(OTG)는 장치가 상황에 따라 호스트와 주변 장치 역할을 모두 수행할 수 있도록 하는 기술이다. 표준 USB는 호스트/장치 구조를 사용하는데, 호스트는 버스 전체를 제어하고, USB 장치는 주변 장치로 작동한다.^[1] 예를 들어, 컴퓨터는 보통 호스트, 프린터는 주변 장치로 작동한다.

USB OTG가 없는 휴대폰은 컴퓨터와 데이터를 주고받기 위해 주변 장치로 작동했지만, 프린터와 직접 연결은 어려웠다. USB OTG는 이 문제를 해결하여 휴대폰이 호스트 역할을 하여 프린터와 직접 통신할 수 있게 한다.^[1]

장치가 USB 버스에 연결되면 호스트는 통신을 설정하고 서비스 제공을 처리한다. 일반적인 장치는 호스트에 비해 단순하며, 호스트가 모든 데이터 전송을 제어한다. USB OTG는 장치가 케이블의 어느 쪽에 연결되었는지에 따라 호스트 또는 주변 장치 역할을 할 수 있게 한다. 케이블의 "A" 끝에 연결된 장치는 기본 호스트(A-장치), "B" 끝에 연결된 장치는 기본 주변 장치(B-장치)가 된다.^[1]

USB OTG는 USB 허브 사용을 배제하지 않지만, 두 OTG 장치가 직접 연결된 경우에만 호스트-주변 장치 역할 전환을 지원한다. 표준 허브에서는 역할 전환이 불가능하다.

USB OTG는 2001년 말에 합의되었고, USB 2.0 규격의 부록으로 추가되었다.^[2] 최신 버전의 부록은 PC에서 사용되는 USB 표준-A 포트와 대상 기능을 가진 임베디드 호스트의 동작도 정의한다.

USB 3.0 규격에 대한 USB OTG 및 임베디드 호스트 부록^[4]은 SuperSpeed OTG 장치, 임베디드 호스트 및 주변 장치를 지원한다.

USB 온더고는 집적 회로(IC) 설계자에게 더 적은 게이트로 더 많은 USB 기능을 구현할 수 있다는 장점을 제공한다. 기존 방식은 네 개의 컨트롤러를 필요로 했지만, OTG 하드웨어 디자인은 이를 하나의 듀얼 롤 컨트롤러로 통합한다.

제조업체의 목표 주변 장치 목록(TPL)은 호스트 장치가 특정 제품 또는 응용 프로그램에 집중하도록 돕는다. TPL은 지원되는 제품, 출력 전력, 전송 속도, 프로토콜, 장치 클래스 등을 정의한다.

3. 1. 작동 원리

3. 2. 프로토콜

• 어태치 감지 프로토콜(ADP): USB 버스 전원 없이 연결 상태를 확인하여 장치 삽입 기반 동작 및 연결 상태 표시를 가능하게 한다. 정전 용량 변화를 감지하여 장치 연결 여부를 판단하고, A-장치는 버스에 전원을 공급, B-장치는 SRP를 생성하고 대기한다.
• 세션 요청 프로토콜(SRP): 통신 장치가 링크 전원 세션 활성화 시점을 제어한다. 배터리 작동 장치의 전력 소비를 제어하며, OTG/임베디드 호스트는 주변 장치가 전원을 필요로 할 때까지 USB 링크에 전원을 공급하지 않아 배터리 사용 시간을 늘린다.
• 호스트 협상 프로토콜(HNP): 두 장치가 호스트/주변 장치 역할을 교환할 수 있게 한다. OTG 장치는 데이터 전송 스케줄링을 제어하며, USB OTG 버스를 통해 데이터 전송을 시작할 수 있다. 최신 버전은 HNP 폴링을 통해 호스트 장치가 주변 장치를 주기적으로 폴링하여 호스트 전환 여부를 확인한다. HNP는 A/B 장치 연결 오류 시 사용자를 돕는다. (예: 프린터가 A-장치로 연결되었으나 카메라 호스트 역할 불가 시, HNP로 장치 역할 전환 후 카메라가 호스트가 되어 사진 인쇄)

• 역할 교환 프로토콜(RSP): HNP와 동일한 목적(역할 교환)을 달성하며, USB 3.0 표준 메커니즘을 확장한다. USB OTG 및 임베디드 호스트 보충 자료를 따르는 제품은 하위 호환성을 위해 USB 2.0 보충 자료도 따라야 한다. SS-OTG 장치는 RSP를 지원해야 하며, SSPC-OTG 장치는 주변 장치로만 슈퍼스피드에서 작동하므로 RSP를 지원할 필요가 없다.

3. 3. 장치 역할

3. 4. 대상 주변 장치 목록 (TPL)

4. 플러그

• 충전기와 장치가 없거나 V_BUS를 어설트하지 않는 A-장치(전원을 공급하지 않음)가 연결된 경우. OTG 장치는 충전 및 SRP를 시작할 수 있지만 연결은 할 수 없다.
• 충전기와 V_BUS를 어설트하는 A-장치(전원을 공급하고 있음)가 연결된 경우. OTG 장치는 충전 및 연결을 할 수 있지만 SRP를 시작할 수는 없다.
• 충전기와 B-장치가 연결된 경우. OTG 장치는 충전하고 호스트 모드로 들어갈 수 있다.

5. 호환성

표준 USB는 호스트/장치 아키텍처를 사용한다. ''호스트''는 전체 버스의 호스트 장치 역할을 하며, USB ''장치''는 주변 장치 역할을 한다. 표준 USB를 구현하는 경우, 컴퓨터는 일반적으로 호스트로, 프린터는 주변 장치로 기능한다. USB OTG가 없으면 휴대폰은 컴퓨터와 데이터를 쉽게 주고받을 수 있도록 주변 장치 기능을 구현하는 경우가 많았고, 프린터에 쉽게 연결할 수 없었다. USB OTG는 이 문제를 직접적으로 해결한다.^[1]

장치가 USB 버스에 연결되면 호스트 장치는 통신을 설정하고 서비스 제공을 처리한다. 호스트의 소프트웨어는 파일 관리나 데이터 통신 등 필요한 데이터 처리를 수행한다. 마우스는 논리가 거의 없으며 호스트에 거의 모든 작업을 의존한다. 호스트는 버스를 통해 모든 데이터 전송을 제어하며, 장치는 주의가 필요할 때 신호를 보낸다. 예를 들어 전화에서 프린터로 데이터를 전송하려면 호스트가 먼저 한 장치에서 데이터를 읽은 다음 다른 장치에 쓴다.

호스트-장치 배열은 일부 장치에서는 잘 동작하지만, 버스를 공유하는 다른 장치에 따라 많은 장치가 호스트 또는 장치 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 프린터는 일반적으로 장치이지만, 이미지가 포함된 USB 플래시 드라이브를 프린터의 USB 포트에 연결하면 프린터가 호스트 역할을 하여 플래시 드라이브와 직접 통신하고 이미지를 인쇄하는 것이 유용하다.

USB OTG는 장치가 호스트와 주변 장치 역할을 모두 수행할 수 있음을 인식한다. OTG를 사용하면 장치는 링크 호스트 역할을 할 때 호스트가 되거나 링크 주변 장치가 될 수 있다. 호스트와 주변 장치 역할의 선택은 케이블의 어느 쪽에 연결되어 있는지에 따라 결정된다. 케이블의 "A" 끝에 연결된 장치("A-장치")는 기본 호스트 역할을 하고, "B" 끝에 연결된 장치("B-장치")는 기본 주변 장치 역할을 한다.

초기 시작 후 버스 설정은 일반 USB 표준과 동일하게 작동하며, A-장치는 B-장치를 설정하고 모든 통신을 관리한다. 그러나 동일한 A-장치가 다른 USB 시스템이나 전용 호스트에 연결되면 장치가 될 수 있다.

USB OTG는 USB 허브 사용을 배제하지 않지만, 두 개의 OTG 장치가 직접 연결된 일대일 연결의 경우에만 호스트-주변 장치 역할 전환을 설명한다. 표준 허브를 통한 역할 전환은 한 장치가 호스트 역할을 하고 다른 장치가 분리될 때까지 주변 장치 역할을 하기 때문에 작동하지 않는다.

5. 1. 충전 호환성

6. 사용 예

USB OTG는 스마트폰이 컴퓨터 본체 역할을 하고, 스마트폰에 연결되는 디스플레이 장치, 키보드, 마우스가 각각 모니터, 키보드, 마우스 역할을 수행하여 온전한 퍼스널 컴퓨터(PC) 환경을 가능하게 한다.^[19]

USB OTG가 없으면 휴대폰은 컴퓨터와 데이터를 쉽게 주고받기 위해 주변 장치로 작동하는 경우가 많았다. 이 때문에 휴대폰은 프린터에 직접 연결하기 어려웠지만, USB OTG는 이 문제를 해결한다.^[1]

블랙베리 10.2 (예: 블랙베리 Z30)^[8], 노키아 N8, C6-01, C7, Oro, E6, E7, X7, 603, 700, 701, 808 Pureview 등 많은 Symbian 휴대폰, HTC와 엑스페리아 시리즈의 소니에서 생산한 일부 고급 안드로이드 폰^[9], 삼성^[10][11] 안드로이드 3.1 이상^[12][13]을 사용하는 기기에서 USB OTG를 지원한다.

GSMArena, PDAdb.net, PhoneScoop 등 기술 웹 사이트에서 기기 사양 (''통신 → USB'' 항목의 "USB 호스트" 표시 여부)을 통해 USB OTG 지원 여부를 확인할 수 있다.^[14][15]

7. 주요 채택 기기

블랙베리 10.2는 호스트 모드(예: 블랙베리 Z30)를 구현한다.^[8] 노키아는 노키아 N8, C6-01, C7, Oro, E6, E7, X7, 603, 700, 701 및 808 Pureview와 같은 많은 Symbian 휴대폰에 USB OTG를 구현했다. HTC와 엑스페리아 시리즈의 소니가 생산한 일부 고급 안드로이드 폰에도 이 기능이 있다.^[9] 삼성^[10][11] 안드로이드 버전 3.1 이상은 USB OTG를 지원하지만 모든 기기에서 지원되는 것은 아니다.^[12][13]

GSMArena, PDAdb.net, PhoneScoop 등 기술 웹 사이트에 나열된 사양을 통해 호환성을 확인할 수 있다. GSMArena를 예로 들면, 특정 기기의 페이지를 찾아 ''사양 → 통신 → USB'' 아래의 설명을 살펴보면 된다. "USB 호스트"가 표시되면 해당 기기는 OTG 유형의 외부 USB 액세서리를 지원할 수 있어야 한다.^[14][15]

위의 많은 구현에서 호스트 장치는 마이크로-AB 리셉터클 대신 마이크로-B 리셉터클만 가지고 있다. 비표준 방식이지만 마이크로-B-마이크로-A 리셉터클 어댑터는 널리 사용 가능하며 이러한 장치에서 의무화된 마이크로-AB 리셉터클 대신 사용된다.^[16]

• 플렉스토크 포켓 PTP1
• 스마트폰, 태블릿
• 안드로이드 - 안드로이드 3.1부터 지원, 단, 안드로이드 2.3.4에도 백포트하여 지원하고 있다. 삼성 갤럭시 시리즈 ( SC-02C, 갤럭시 노트 등), 소니 엑스페리아 시리즈, 레그자 폰 시리즈 (IS04 등), ARROWS X LTE F-05D , 구글 넥서스 7 등.
• iOS - iPad Camera Connection Kit 등
• Windows Mobile - WS007SH, WS011SH 등
• 디지털 카메라
• 프린터
• 호스트 전원: 소니 에릭슨 엑스페리아 프로
• 외부 USB 전원 필요: 모토로라 드로이드 4

참조

_[1] 웹사이트 Understanding USB On-The-Go https://www.edn.com/[...] EDN 2001-11-22
_[2] 웹사이트 On-The-Go and Embedded Host Supplement to the USB 2.0 Specification, Revision 2.0 plus ECN and errata http://www.usb.org/d[...] 2011-07-14
_[3] 웹사이트 USB-On-the-Go-Specification Settled http://www.heise.de/[...]
_[4] 웹사이트 On-The-Go and Embedded Host Supplement to the USB Revision 3.0 Specification, Revision 1.1 https://www.usb.org/[...] 2012-05-10
_[5] 웹사이트 Universal Serial Bus Revision 2.0 specification http://www.usb.org/d[...] USB Implementers Forum, Inc 2012-07-27
_[6] 웹사이트 Universal Serial Bus Revision 2.0 specification http://www.usb.org/d[...] USB Implementers Forum, Inc 2007-04-04
_[7] 웹사이트 Battery Charging Specification http://www.usb.org/d[...] USB Implementers Forum, Inc 2009-04-15
_[8] 웹사이트 KB34983-Support for USB Embedded Host mode on BlackBerry 10 OS version 10.2 http://btsc.webapps.[...]
_[9] 웹사이트 USB On the Go - HTC Blog http://blog.htc.com/[...]
_[10] 웹사이트 Samsung Galaxy S II Able To Use Standard USB OTG Cable For USB On-The-Go Access - TalkAndroid.com http://www.talkandro[...] 2011-05-13
_[11] 웹사이트 Xperia S USB OTG demonstrated [Video] - Xperia Blog http://www.xperiablo[...] 2012-03-09
_[12] 웹사이트 Android Issue 738: I hope Android will implement and support the USB host feature http://code.google.c[...] 2008-05-30
_[13] 웹사이트 USB Host – Android Developers http://developer.and[...] developer.android.com 2013-05-30
_[14] 웹사이트 GSMArena http://www.gsmarena.[...] 2017-09-16
_[15] 웹사이트 PDAdb.net http://pdadb.net 2006-08-10
_[16] 웹사이트 Are Micro A USB plugs actually ever used? https://electronics.[...]
_[17] 문서 USB On-The-Go 2.0 Rev. 1.0 http://www.usb.org/d[...]
_[18] 문서 USB On-The-Go 2.0 Rev. 2.0 http://www.usb.org/d[...]
_[19] 웹사이트 usb.org https://web.archive.[...]