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USB On-The-GoSolução USB Host com poucos recursos
(USB)
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Objetivos
� Saber que opções de host estão disponíveis� Entender suas diferenças e qual dentre elas
utilizar� Entender as novas características On The
Go (OTG) e como elas funcionam� Saber onde obter mais informações,
ferramentas, treinamento, etc. para começar a projetar
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Agenda
� Visão Geral� Mecânica� Protocolo� Elétrica� Considerações de Certificação� Recursos (Exemplos, Classes,
Software, etc.)
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Visão Geral
� Host Embarcado� Sempre host, nunca periférico� Conector A padrão� Sempre deve fornecer alimentação
� Exemplo: Data Logger
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Visão Geral
� On-The-Go (OTG)� Portátil, host simples� Pode ser host algumas vezes e
dispositivo em outras� Consumidor de energia� Conector micro A/B
� Exemplo: Smart Phones
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Visão Geral
� Dispositivo de dupla função (dual role)� 2 conectores – apenas um acesso por vez.� Pode ser host embarcado ou periférico mas
não precisa ser trocado dinamicamente� Requer algumas configurações elétricas
� Exemplo: Data Logger com atualização de parâmetros via PC
A , BT = A + BX
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Tipos de Dispositivos
� Dispositivo-A� Dispositivo conectado no lado A do
cabo. Inicializado como host.
� Dispositivo-B� Dispositivo conectado no lado B do
cabo. Inicializa como periférico.
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Quiz!
� Existem muitas funções que um dispositivo USB pode ter. Quais são elas?
- Ele poderá ser host ou periférico� Quais as diferenças entre dispositivos de
dupla função e um dispositivo OTG?- ???� Que lado do cabo é conectado no host?- O lado A do cabo
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Agenda
� Visão Geral� Mecânica� Protocolo� Elétrica� Considerações de Certificação� Recursos (Exemplos, Classes,
Software, etc.)
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Novo 5º pino
� Conectores antigos tinham 4 pinos no soquete: VBUS, GND, D+ e D-
� Conectores OTG têm 5 pinos sendo: VBUS, GND, D+, D-, e ID� O pino ID é usado para determinar qual
lado do cabo é o A (lado do host)
� O pino ID deve ter um resistor pull-up� Interno em dispositivos PIC24F e
PIC32MX com dispositivos USB OTG
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Mecânica
� Plugues e Soquetes� Plugue e soquete micro-B
� Soquete micro-A/B� Somente para produtos OTG
� Plugue micro-A� Indica quem é o host inicialmente
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Mecânica
� Soquete micro A/B� Pino 1: VBus� Pino 2: D-� Pino 3: D+� Pino 4: ID� Pino 5: GND
Pino 1
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Mecânica
� Soquete micro B� Pino 1: VBus� Pino 2: D-� Pino 3: D+� Pino 4: ID� Pino 5: GND
Pino 1
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Mecânica
� Plugue micro A� Pino 1: VBus� Pino 2: D-� Pino 3: D+� Pino 4: GND (ID)� Pino 5: GND
Pino 1
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Mecânica
� Plugue micro B� Pino 1: VBus� Pino 2: D-� Pino 3: D+� Pino 4: Flutuante (ID)� Pino 5: GND
Pino 1
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Exemplo de cabo OTG
Plugue Micro A
Plugue Micro B
Periférico
Micro A/B
Micro A/B
Host
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Exemplo de cabo OTG
Plugue Micro B
Plugue Micro A
Host
Micro A/B
Micro A/B
Periférico
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Exemplo de cabo OTG
Periférico
Micro B
Plugue Micro A
Plugue Micro BMicro
A/B
Host
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Exemplo de cabo OTG
NÃO CABE!!!
Micro B
Periférico
Micro A/B
Plugue Micro B
Plugue Micro A
Host
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Mecânica
� Cabos� Tipos Permitidos
� Plugue micro-A para plugue micro-B� Plugue micro-A para soquete micro-A
padrão� Plugue micro-B para plugue A padrão� Cabo fixo com plugue micro-A
� Comprimento� Até 2 metros (menor que os 5 metros do
USB-v2.0)
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Demo 1:
USB Host Embarcado salvando dados em pendrive
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Agenda
� Visão Geral� Mecânica� Protocolo� Elétrica� Considerações de Certificação� Recursos (Exemplos, Classes,
Software, etc.)
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Agenda Protocolo
� Descritor OTG� Definir recursos de requisições� Listar periféricos� Protocolo de Requisição de Sessão Session
Request Protocol (SRP)� Protocolo de Negociação Host Host
Negotiation Protocol (HNP)
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Lista Direcionada de Periféricos (TPL)
� Lista de dispositivos suportados para o host embarcado e OTG� Dispositivos que não estejam nessa lista
não estarão aptos à serem relacionados.� Inaptos à lista de classes para OTG,
admitidos no host embarcado.� Fabricante, Modelo e Descrição são
minimamente requeridos
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Protocolo de Requisição de Sessão (SRP)
� Poupa energia do Dispositivo-A� O Dispositivo-B necessita uma forma de
solicitar o VBUS do Dispositivo-A
� Sessão� O tempo entre a ascensão do VBus
acima do threshold válido até que ele caia de volta abaixo do threshold
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Protocolo de Requisição de Sessão (SRP)
� Suporte à SRP� Dispositivos-A com permissão à
reponder ao SRP� Dispositivos-B com permissão à
inicializar o SRP� DRDs necessitam serem capazes
de respoder e inicializar o SRP
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Protocolo de Requisição de Sessão (SRP)
� Requisitando VBUS
� VBUS pulsando e/ou D+ pulsando� Dispositivo-B precisa ser capaz
de iniciar ambos VBUS e D+ pulsando.
� Dispositivo-A somente precisa reconhecer um dos dois.
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Protocolo de Requisição de Sessão (SRP)
� Dispositivo-B� Antes de tentar iniciar uma nova sessão
terá primeiro que determinar se a sessão prévia foi encerrada� Tempo de queda do fim da sessão
anterior� VBUS é derrubado para acelerar o fim
da sessão
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Protocolo de Requisição de Sessão (SRP)
4.4v
0.2v
4.0v
Sessão Válida(VB_SESS_VLD)
Fim da Sessão(VB_SESS_END)
2.0v
0.8vSessão Válida
(VA_SESS_VLD)
VBUS Válido(VA_VBUS_VLD )
Dispositivo-A Dispositivo-B
5.25vTensão Máxima(VA_VBUS_OUT)
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Protocolo de Requisição de Sessão (SRP)D+ Pulsando e VBUS Pulsando
Dispositivo-A atuando Dispositivo-B atuando
Pull-Downs do Dispositivo-A Pull-ups do Dispositivo-B
VIH
VIL
D+
VA_VBUS_VLD
VA_SESS_VLD Max
1 2 3 5 64
VBUS
VB_SESS_END Max
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Protocolo de Requisição de Sessão (SRP)
VB_SESS_VLD Max
VB_SESS_END Max
VA_SESS_VLD Max
VA_VBUS_VLD
VA_VBUS_OUT Max
VB_SESS_END Min
Dispositivo-A atuando Dispositivo-B atuandoPull Downs do Dispositivo-A
Fim da Sessão até 5 segundos TA_WAIT_VRISE Max = 100ms
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Protocolo de Negociação Host (HNP)
� O cabo determina qual dispositivo é o Host (Dispositivo-A) e o periférico (Dispositivo-B)� Qualquer dispositivo que tenha o plugue Micro A conectado
nesse soquete Micro A/B será o host/Dispositivo-A padrão.
Plugue Micro AMicro
A/B
Periférico
Plugue Micro B Micro
A/B
Host
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Protocolo de Negociação Host (HNP)
� HNP permite aos dispositivos mudarem sua função sem ter que mudar o cabo� O Dispositivo-B será o host até a sessão terminar� O Dispositivo-A continua suprindo energia ao VBUS
Micro A/B
Plugue Micro A
Plugue Micro B Micro
A/B
Host
HostHNP
PeriféricoHost Fim da Sessão
Periférico
Periférico
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Descritor OTG
� Resposta à requisição GetDescriptor(Configuration)� Requerido somente se o Dispositivo-B
suportar tanto SRP quanto HNPOffset Campo Tamanho Valor Descrição
0 bLength 1 Número Tamanho do Descritor (sempre 3)
1 bDescriptorType 1 Constante Tipo OTG = 9
2 bmAttributes 1 Bitmap Campos de AtributoD7-D2: reservadoD1: HNP suportadoD0: SRP suportado
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Definir recursos de requisições
� Permite ao Dispositivo-B saber que o Dispositivo-A suporta HNP� Pode ser definido padrão, endereço, ou
estados configurados� Somente torna-se zero no fim da sessão ou
na reinicialização do barramento� O recurso “clear” não funciona
nesses recursos� Se HNP não é suportado no Dispositivo-B
então ele deve parar em qualquer destas definições de recurso de requisições.
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Definir recursos de requisições
� a_hnp_support� Permite ao Dispositivo-B saber que o Dispositivo-A suporta HNP
� Somente permitido definir em Dispositivos-B que suportem HNP
� Deve ser definido antes que a configuração do dispositivo seja feita
� a_alt_hnp_support� Permite ao Dispositivo-B saber se está conectado à uma porta que
não suporta HNP mas o Dispositivo-A tem uma porta disponível que suporta
� b_hnp_enable� Permite ao Dispositivo-B saber se é permitido executar o HNP
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Protocolo de Negociação Host (HNP)
1) O Dispositivo-A usa SetFeature(HNP)2) Durante a suspensão o Dispositivo-B desliga o pull-up D+3) O Dispositivo-A liga o pull-up D+4) O Dispositivo-B detecta o pull-up D+ e pede um reset do
barramento5) Quando o Dispositivo-B termina, toda a atividade do
barramento pára e seus pull-ups são habilitados depois que o estado de inatividade é alcançado
6) O Dispositivo-A detecta inatividade e desabilita seus pull-ups
7) O Dispositivo-A ou confirma o reset ou desliga VBUS
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Protocolo de Negociação Host (HNP)
1) O Dispositivo-A usa SetFeature(HNP)2) Durante a suspensão o Dispositivo-B desliga o pull-up D+3) O Dispositivo-A liga o pull-up D+4) O Dispositivo-B detecta o pull-up D+ e pede um reset do
barramento
VIH
VIL
1 2 3 4
Dispositivo-A atuando
Pull-downs do Dispositivo-A
Pull-ups do Dispositivo-BPull-ups do Dispositivo-A
Tráfego no barramentoHost ATráfego no barramentoHost B
Dispositivo-B atuando
Pull-downs do Dispositivo-B
D+
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Protocolo de Negociação Host (HNP)
VIH
VIL
Dispositivo-A atuando
Pull-downs do Dispositivo-A
Pull-ups do Dispositivo-B
1 2 3 4
Pull-ups do Dispositivo-A
Tráfego no barramentoHost ATráfego no barramentoHost B
Dispositivo-B atuando
Pull-downs do Dispositivo-B
D+
5) B agora é o host e controla o barramento6) Quando o Dispositivo-B termina, toda a atividade do barramento
pára7) Na condição de inatividade o Dispositivo-B habilita seu pull-ups
D+ e o Dispositivo-A desabilita os seus8) O Dispositivo-A confirma o reset ou desliga VBUS
5 6 7 8
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Quiz!
� Verdadeiro ou falso: Podemos fazer um dispositivo compatível com OTG que suporte todos os pendrives?- ???
� Tenho um cabo OTG.1. Que plugues há nesse cabo?
- Micro A em uma ponta e Micro B na outra2. Como eu sei qual é por padrão o periférico e o host?
- O host será o dispositivo ligado ao plugue Micro A� Pra que é usado o SRP?
- Solicitar o início ou o fim de uma sessão� Pra que é usado o HNP?
- É usado para que o host seja trocado dinamicamente
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Agenda
� Visão Geral� Mecânica� Protocolo� Elétrica� Considerações de Certificação� Recursos (Exemplos, Classes,
Software, etc.)
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Agenda Elétrica
� VBus� Correntes� Limites de Capacitância e
Resistência� Tempos de Queda/Subida
� Resistência de ID� Tempo de Propagação de Sinais
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Requerimentos de Fornecimento de Corrente
� Dispositivo-A suportando cargas <= 100mA� IA_VBUS_OUT min = 8mA� 4.4v <= VA_VBUS_OUT <= 5.25v� Deverá falhar se VA_VBUS_OUT < VA_VBUS_VLD
� Dispositivo-A suportando cargas > 100mA� 4.75v <= VA_VBUS_OUT <= 5.25v
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Requerimentos de Consumo de Corrente
� Dispositivo de Dupla Função� Não configurado: 150uA em
média, durante 1ms
� Somente Periférico� Não configurado: 8mA em média,
durante 1ms
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D+
Pull-ups e Pull-downs
� Dispositivo-A� Quando inativo ou atuando como
host, pull-downs D- e D+ habilitados
� Quando atuando como periférico, o pull-down D+ é desabilitado
� Permitido desabilitar os pull-downs durante o intervalo de transmissão de pacote tanto quando host ou como periférico
� 14.25K� < Rpd < 24.8K�
D-
Rpd
Rpd
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Pull-ups e Pull-downs
� Dispositivo-B� RB_SRP_UP > 281�� RB_SRP_DWN > 656�� Pull-up D+ igual ao de
dispositivos USB 2.0VBUS
RB_SRP_DWN
RB_SRP_UP
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VBus
� Quando o Dispositivo-A é alimentado mas não alimenta VBus, RA_BUS_IN max <= 100K�
� Se o Dispositivo-A suporta VBus pulsando para SRP, RA_BUS_IN min >= 40K�, se não ele poderá ficar em nível lógico baixo
� 1.0�F < CDRD_VBUS < 6.5�F� Comparado com CHST_VBUS > 120�F
Pino 1
RA_BUS_IN CDRD_VBUS
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Resistências do ID
Pino 1 Pino 1
Ra_PLUG_ID <= 10�
Micro A Plug
Pino 1
Rb_PLUG_ID >= 100K�
Micro B Plug
Vdd
Rpu
Vdd * Ra_PLUG_ID _(Rpu + Ra_PLUG_ID) < VIL-MAX
Vdd * Rb_PLUG_ID _(Rpu + Rb_PLUG_ID) > VIH-MIN
Para Vdd = 3.3v, 56.67� < Rpu < 25K�
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Tempos de Propagação (max)
� T1 para T2 – Do pino do controlador no Dispositivo-A ao pino do conector USB� OTG Dispositivo-A = 1ns� Host Embarcado ou Host pleno = 3ns
� T2 para T3 – Do pino do conector do Dispositivo-A ao pino do conector no Dispositivo-B� Cabo OTG = 10ns� Cabos padrões = 26ns� Micro-A para Standard-A adaptador = 1ns
� T3 para T4 – Do pino do conector ao pino do controlador no Dispositivo-B� 1ns
B-Device
T1T3T2
T4
A-Device
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Quiz!
� Verdadeiro ou falso: Se eu conectar em qualquer dispositivo USB normal de 100mA um dispositivo OTG, tudo sempre deveráocorrer bem!
- ???� Verdadeiro ou falso: Não há diferenças
elétricas entre um host OTG e um host embarcado!
- ???
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OTG vs. Host Embarcado
OTG Host EmbarcadoSRP Requerido Opcional
HNP Requerido Não permitido
Lista Direcionada de Periféricos
Limitado à entradas de Fabricante/ Modelo/ Descrição específicos
Permitido suportar classess genericas (i.e.- qualquer HID)
Mecânica Micro A/B A
Elétrica 1.0�F < CDRD_VBUS < 6.5�F CHST_VBUS > 120�F
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Agenda
� Visão Geral� Mecânica� Protocolo� Elétrica� Considerações de Certificação� Recursos (Exemplos, Classes,
Software, etc.)
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Considerações de Certificação Host Embarcado
� Checklists� Sistemas
� Falhas com aviso� Mensagem de erro de Hub� Mensagem de Dispositivo não suportado
� Falhas Elétricas� Notificação de sobre-corrente� Proteção de sobre-corrente resetável� Queda de tensão
� TPL
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Considerações de Certificação OTG
� Checklists� OTG� Periférico� Sistemas
� SRP� HNP� TPL� Restrições Elétricas
� Potência não configurada
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Considerações de Certificação DRD
� Acessibilidade de Porta� Se mais de um conector for
acessível à qualquer momento, então eles precisam estar aptos a trabalhar ao mesmo tempo
� Checklists� Periférico� Sistemas
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Demo 2:
USB Host Embarcado leitor de arquivos JPG
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Agenda
� Visão Geral� Mecânica� Protocolo� Elétrica� Considerações de Certificação� Recursos (Exemplos, Classes,
Software, etc.)
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Dispositivo USB(Periférico) Circuito exemplo
Dispositivo USB PIC18, PIC24F,
ou PIC32MX
VBUS
D+
D-
VUSB
B, microB, ou soquete
mini B
VBUS
D+
D-
GND
150K�
.1�F
3.3v1�F
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Host Embarcado Circuito Exemplo
Dispositivo USB PIC24F ou PIC32MX
Soquete A (full size)
VBUS
D+
D-
GND
5v
PPTC
A/D
D+
D-
VUSB
150�F
.1�F
3.3v
2K�
2K�
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Host Embarcado Circuito Exemplo
Dispositivo USB PIC24F ou PIC32MX
Soquete A (full size)
VBUS
D+
D-
GND
5v
PPTC
A/D
D+
D-
VUSB
150�F
.1�F
3.3v
60K�
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Circuito de Exemplo OTG
Dispositivo USB PIC24F ou PIC32MX
Soquete Micro A/B
VBUS
D+
D-
GND
VBUS
D+
D-
VUSB ID
GPIO
GPIO
USBID
Vdd.1 �F
MCP1253
PGOOD
SELECT
VOUT
VINnSHDN
GND
10 �F
3.3v4.7 �F
C+
C-
1 �F
60K�
3.3v
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Circuito de Exemplo DRD
Dispositivo USB PIC24F ou PIC32MX
Soquete A (full size)
VBUS
D+D-
GND
5v
PPTC
A/D
VBUS
D+
D-
VUSB150�F
1�F
3.3v
Input
B, microB, ou soquetemini B
VBUS
D+D-
GND
.1�F150K�
2K�
2K�
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Arquitetura de Software
Código de Usuário
Hardware
Dispositivo
Drivers deFunção
Host
Drivers deClasse
ControlesOTG
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Exemplos de Software Disponíveis
� Host Embarcado� USB Mass Storage Class on an Embedded Host
http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1824&appnote=en534220
� Generic Client Driver for a USB Embedded Hosthttp://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1824&appnote=en539738
� USB Human Interface Device Class on an Embedded Hosthttp://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1824&appnote=en534220
� Using a USB Flash Drive with an Embedded Hosthttp://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1824&appnote=en534219
� USB CDC Class on an Embedded Devicehttp://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1824&appnote=en534204
� USB Generic Function on an Embedded Devicehttp://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1824&appnote=en534199
� Using USB Keyboard with an Embedded Hosthttp://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1824&appnote=en536935
� An Introduction to USB Descriptors - With a Gameport to USB Gamepad Translator Example http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1824&appnote=en011980
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Exemplos de Software Disponíveis
� OTG� MCHPUSB OTG
� Todos os softwares disponíveis gratuitamente em
www.microchip.com/usb
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Ferramentas de Demonstração Disponíveis
� Kits de Desenvolvimento� Explorer 16 (DV164033)
� PIC24FJ64GB004 USB PIM (MA240019)� PIC24FJ256GB110 USB PIM (MA240014)� PIC32MX USB PIM (MA320002)
� USB PICtail™ Plus Daughter Card (AC164131)
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Ferramentas de Demonstração Disponíveis
� Kits para Iniciantes� PIC24F Starter Kit (DM240011)� PIC32MX USB Starter Board (DM320003)
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Sumário
� Hoje nós aprendemos:� Que opções de host estão disponíveis� Como elas são diferentes
� Mecanicamente� Eletricamente
� Os novos protocolos OTG� Considerações de Certificação� Recursos de desenvolvimento
disponíveis
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Fim!
Perguntas?
Obrigado pela sua atenção!!
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Acrônimos
� SRP – Session Request Protocol� HNP – Host Negotiation Protocol� OTG – On The Go� USB – Universal Serial Bus� DRD – Dual Role Device� PPTC – Polymeric Positive Temperature
Coefficient� SIE – Serial Interface Engine� BDT – Buffer Descriptor Table
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Marcas Registradas
� O nome e logo Microchip, o logo Microchip, dsPIC, KeeLoq, logo KeeLoq, MPLAB, PIC, PICmicro, PICSTART, rfPIC e UNI/O são marcas registradas de Microchip Technology Incorporated nos E.U.A. e outros países.
� FilterLab, Hampshire, HI-TECH C, Linear Active Thermistor, MXDEV, MXLAB, SEEVAL e The Embedded Control Solutions Company são marcas registradas de Microchip Technology Incorporated nos E.U.A.Analog-for-the-Digital Age, Application Maestro, CodeGuard, dsPICDEM, dsPICDEM.net, dsPICworks, dsSPEAK, ECAN, ECONOMONITOR, FanSense, HI-TIDE, In-Circuit Serial Programming, ICSP, ICEPIC, Mindi, MiWi, MPASM, MPLAB logo certificado, MPLIB, MPLINK, mTouch, nanoWatt XLP, Omniscient Code Generation, PICC, PICC-18, PICkit, PICDEM, PICDEM.net, PICtail, logo PIC32, REAL ICE, rfLAB, Select Mode, Total Endurance, TSHARC, WiperLock e ZENA são marcas registradas de Microchip Technology Incorporated nos E.U.A. e outros países.
SQTP é uma marca de serviço de Microchip Technology Incorporated nos E.U.A.Todas as outras marcas aqui citadas são propriedade de suas respectivas empresas.
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A equipe Microchip agradece a sua presença!