USB OTG: رشد آرام یک تکنولوژی
یکی از مواردی که به آرامی در تبلیغات فروش موبایل و تجهیزات جانبی مطرح و به عنوان یک قابلیت در کنار قابلیت‌های دیگر مورد توجه کاربران قرار می گیرد، پشتیبانی از قابلیت OTG است. این موضوع در حالی رخ می‌دهد که هنوز بخش زیادی از کاربران دانش اولیه کافی در رابطه با این تکنولوژی، قابلیت های قابل دسترس و محدودیت‌های این تکنولوژی جدید را نداشته و دچار مشکل می شوند.
در این مقاله به زبان ساده به معرفی USB OTG، بررسی روش شناسایی وسایل پشتیبانی کننده ، مسائل مرتبط با آن و راه حل‌هایی که در مشکلات ارتباطی با این وسایل رخ می‌دهد می پردازم. این مطلب در کنار بررسی ارتباط پورت micro usb به بررسی پورت جدیدترType – C و طریقه ارتباط وسایل OTG خواهد پرداخت
OTG چیست؟
جهت تعریف مشخصه یا تکنولوژی USB OTG اول نیاز است به طور خلاصه نحوه اتصال وسایل مختلف از طریق USB و USB OTG را شرح بدهم.
در تکنولوژی USB در حالت استاندارد لازم است بین دو وسیله حتماً یکی به عنوان وسیله اصلی و تصمیم گیرنده که در حالت عادی host نامیده می‌شود، معرفی گردیده و کنترل وسیله دوم که به عنوان device شناخته می‌شود را به عهده بگیرد.
در نگاه اول در زمان معرفی USB، با توجه به وصل شدن وسایل دیگر به PC و LAPTAP، باعث سادگی در اتصال وسایل و شناسایی آن‌ها می شد ولی با رشد تکنولوژی و آمدن وسایل قابل حمل مختلف از جمله موبایل، تبلت، دوربین های دیجیتال و … نیازمندی به استانداردی جدید جهت اتصال این وسایل به عنوان host به وسایل سخت افزاری دیگر به عنوان device و همچنین رفتار این وسایل به عنوان یک وسیله device در مقابل سیستم‌های کامپیوتری و لپتاپ به عنوان host ،باعث ایجاد و رشد تکنولوژی USB OTG گردیده است.
در صورتی که وسایل دارای استاندارد USB OTG به همدیگر وصل شوند با مکالمه بین وسایل، بسته به آرایش ارتباط، می‌توانند خود را به عنوان host و در حالات دیگر به عنوان device معرفی کنند.
در استاندارد USB OTG سه پروتکل مختلف جهت وصل کردن وسایل وجود دارد:
Attach Detection Protocol یا ADP به کمک تغییرات انرژی الکتریکی در زمان اتصال از طریق سنسور، HOST متوجه وصل شدن دستگاه شده و جریان الکتریکی را به وسیله وارد و با آن شروع به مکالمه می کند.
Session Request Protocol یا SRP دسترسی امکان کنترل زمان تغذیه وسایلی که از طریق USB OTG به هم وصل می‌شوند را هم به host و هم به device می دهد. این مورد برای وسایلی که صرفه جویی در مصرف باتری اهمیت دارد باعث افزایش عمر باتری می‌شود چون وسایل هر وقت لازم باشn انرژی الکتریکی لازم را به device می دهد
Host Negotiation Protocol یا HNP امکان جابه جایی نقش دو وسیله به عنوان host و device را فراهم می کند. یکی از مزیت‌های این روش، حذف عامل شناسایی وسایل host و device در وسایلی که هر دو نقش را می‌توانند داشته باشند ولی در زمان اتصال نقش آن‌ها درست شناسایی نمی‌شود را فراهم می‌کند و در صورتی که از پروتکل HNP استفاده کنند نیاز به تغییر جهت کابل OTG جهت وصل کردن وسایل نیست.
احتمالاً مورد آخر برای خیلی‌ها سؤال ایجاد خواهد کرد که « این کابل USB OTG دیگر چیست؟ فلش مموری OTG من که کابل استفاده نمی کنه و خودش مستقیم به گوشی وصل می شود.». جواب این سؤال به روش اتصال وسایل و سوکت ساپورت کننده استاندارد USB OTG ارتباط دارد.
یک پین اضافه برای فعال شدن یک استاندارد
یکی اولین مواردی که در استاندارد USB وجود داشت، نیازمندی به تنها 4 پین اتصالی در آن است که دو پین جریان 5 ولت و GND را مشخص می‌کند و دو سیم دیگر وظیفه انتقال دیتا را بر عهده دارد.
این مورد در سوکت های USB type A و USB type B قابل دیدن است.
در استاندارد جدید تر USB OTG جهت امکان اتصال وسایل دارای ساپورت USB OTG و راحتی شناسایی دستگاه host و device و سازگاری طراحی تا جای ممکن ( به علت ابعاد بسیار کوچکتر این وسایل)، از سوکت جدید micro USB و mine USB استفاده شد که در کنار کوچک بودن پورت ها جهت استفاده در وسایل قابل حمل، یک تغییر در طراحی به همراه خود دارد. این تغییر اضافه شدن پین 5 ام به مجموعه پین های موجود در این اتصال است که در نقشه ها به عنوان sensor یا ID تعریف شده است و از لحاظ فیزیکی بر روی سوکت micro usb ، در صورت شمارش پایه‌های اتصال، بین پین 3 که دیتا و پین 5 که GND است قرار دارد.
در حالت عادی که گوشی ها، تبلت ها و …. به سیستم وصل می شوند، این اتصالی بر قرار نمی‌کند و وسایل معمولا به عنوان device خود را به سیستم معرفی می‌کنند ولی در کابل هایی که از استاندارد USB OTG پشتیبانی می‌کنند پین 5 ام در بسیاری از سیم بندی ها با اتصال به پین 4 باعث ایجاد اتصال سنسور و در نتیجه فعالیت وسیله ساپورت کننده OTG به عنوان host می شود. ( البته در پروتکل نوع HNP این مورد اهمیتی ندارد ولی در گوشی ها و وسایلی که از پروتکل های قدیمی تر استفاده می‌کنند این مورد مهم است.). البته اتصال پین sensor همواره اینگونه نیست و بسته به نوع کاربری ممکن است در مدار سیم بندی دارای سه مقاومت‌های مختلف جهت تعریف و پشتیبانی از روش‌های مختلف شارژ کردن host و device وجود داشته باشد.
در صورتی که کاربری شما بیشتر از اتصال فلش به گوشی است، باید به این مورد توجه داشته باشید تا کابل مناسب کاربری خود جهت استفاده و تغذیه مدار اتصالی USB OTG را استفاده کنید.
در کابل های micro USB ver 3.0 هم این پین موجود و جهت اتصال وسایل می‌تواند مورد استفاده قرار بگیرد ولی به علت طول بیشتر این پورت نسبت به micro usb استاندارد که در ver2.0 استفاده می شود، چندان در وسایل قابل حمل ( موبایل و تبلت ) مورد استفاده قرار نگرفته و بیشتر شرکت ها با رد شدن از این کانکشن به استفاده از نوع جدید سوکت با نام Type-C روی آورده‌اند که از لحاظ اندازه مشابه micro USB ver 2.0 است و با اصلاح سیم بندی، امکان ساپورت OTG فراهم شده است .
نمونه‌ای از راهنمای مرتبط با ساخت مدل استاندارد کابل USB OTG
https://www.youtube.com/watch?v=_Kv5lJKJhDg
البته کابل های Type-C نسبت به مدل کابل های استاندارد دارای تفاوت‌هایی از لحاظ سیم بندی و مشخصات هستند و در بخش‌های بعدی به آن‌ها اشاره می‌کنم و تنها در اینجا به یک نمونه از ویدیوهای ساخت این کابل ها اشاره می کنم. در این کابل های CC1 و CC2 با ترکیبات اتصالی مختلف وظیفه تعریف قابلیت USB OTG را بر عهده خواهند داشت.( البته بخاطر قابلیت‌های این کابل نوع اتصالات بسیار متنوع تر از مدل های میکرو USB است و باید در زمان خرید مواظب باشید که کابل اشتباه را نگیرید تا به وسایل و کابل صدمه وارد نشود.)
نمونه‌ای از معرفی و راهنماهای مرتبط Type-C
https://www.youtube.com/watch?v=V1OiQoyjDOo
آیا همه موبایل ها و تبلت ها USB OTG را ساپورت می کنند؟
جواب این سؤال خیر است. با وجود اینکه این استاندارد از سال 2001 تعریف شده است به چند دلیل سرعت رشد چندانی نداشته است. دلایلی شامل مسأله تأمین جریان برق وسایل device که به وسایل host وصل می شوند، ساپورت های درایوی یا driver جهت شناسایی در وسایل مختلف، ساپورت در سیستم عامل که در هسته kernel این استاندارد باید تعریف و فعال گردد تا از استاندارد USB OTG بتوان استفاده کرد و … را می‌توان اشاره کرد.
در ادامه جهت شناسایی عوامل مختلف در زمان رخ دادن مشکلات در زمان استفاده از وسایل OTG توضیحات کامل‌تر را می گذارم.
گوشی های موبایل و تبلت ها
همانطور که در بخش قبل به طور خلاصه اشاره کردم، دلایل مختلفی باعث شده رشد و گسترش USB OTG در موبایل ها یا mobile و و تبلت ها یا tablet به سرعت رشد پیدا نکنه و تقریبا از سال 2016 مدل های ارزان‌قیمت و میان رده به طور انبوه پشتیبانی از USB OTG را شروع کرده اند.
اولین مسأله در این رابطه وجود ساپورت در kernel گوشی های موبایل هست که قابلیت host در آن‌ها تعریف شده باشد. ساده‌ترین روش جهت شناسایی اینکه گوشی از USB OTG ساپورت می‌کند یا خیر استفاده از APP های بررسی کننده این مورد است. برای مثال:
USB OTG Checker ✔ – Is your device compatible OTG?
https://play.google.com/store/apps/details?id=com.faitaujapon.otg
usb otg checker app
https://play.google.com/store/apps/details?id=us.reader.otg.usb.freapp
Easy OTG Checker
https://play.google.com/store/apps/details?id=com.kjarvel.easyotgchecker
همچنین در صورتی که می‌خواهید در آینده گوشی یا تبلت خریداری کنید و نمی‌دانید آیا از USB OTG پشتبانی می‌کند یا خیر می‌توانید از طریق دو سایت زیر این موضوع را بررسی کنید:
پس از جستجو و پیدا کردن گوشی خود کافیست تا دنبال کلمه USB On-The-Go در مشخصات باشید. در صورت وجود این قابلیت در مشخصات فنی، گوشی دارای ساپورت USB OTG می باشد.
دوربین های دیجیتال و وسایل دیگر
در رابطه با اینگونه وسایل مسأله یک مقدار پیچیده‌تر است و باید در مشخصات اینگونه دوربین ها دنبال قابلیت USB OTG یا USB On-The-Go باشد تا بتوانید از آن استفاده کنید. در کنار این موارد باید دقت کنید از چه دستگاه‌هایی در حالت USB OTG پشتیبانی می‌کند که معمولاً در دفترچه راهنما یا manual شرح داده می شود. به عنوان نمونه ممکن است یک وسیله قابلیت USB OTG را داشته باشد ولی تنها جهت اتصال به پرینتر درایو های لازم را داشته باشد و در مدلی دیگر تنها امکان استفاده جهت وصل کردن وسایل ذخیره سازی در آن تعریف شده باشد.
آیا تمام وسایل دارای ساپورت OTG همدیگر را ساپورت می کنند؟
جواب این مسأله خیر است. با اینکه استاندارد USB OTG پیش‌بینی اتصال وسایل زیادی رو کرده و از قبل تعریف کرده، در وسایلی که قرار هست USB OTG را ساپورت کنند و به عنوان host تعریف شوند ممکن است درایو مورد نیاز برای شناسایی این وسایل وجودن داشته باشد. این موضوع در کنار موبایل ها و تبلت هایی که نقش هاست را دارند، در وسایل دیگر هم وجود دارد، به عنوان نمونه دوربین های عکاسی یا فیلم‌برداری و … که جهت اتصال به پرینتر و یا اتصال حافظه های جانبی دارای درایو هستند ولی از بقیه درایو های از قبل تعریف شده در استاندارد USB پشتیبانی نکنند.
نمونه‌ای از این کدبندی ها که وسایل USB به دستگاه host ارسال می‌کنند در سایت ویکی پدیا موجود است.
https://en.wikipedia.org/wiki/USB#Device_classes
برای اینگونه وسایل در صورتی که اپدیتی برای frameware دستگاه جهت ساپورت وسایل عرضه نشده باشد، نمی‌توان کاری انجام داد ولی در زمینه موبایل و تبلت وضعیت بهتر است.
در موبایل ها و تبلت ها با توجه به استفاده از android، امکان استفاده از app های دارای ساپورت درایو های سخت افزاری وجود دارد که در مواردی که دچار مشکل می‌شوید می‌تواند کار ساز باشد. این مورد مخصوصاً برای گوشی های رده پایین و قدیمی تر جهت پشتیبانی وسایل بیشتر مفید می باشد.
USB OTG و مسأله تأمین انرژی وسایل
یکی از مواردی که در زمان استفاده از USB OTG برای بسیاری رخ می دهد. عدم شناسایی چند وسیله توسط گوشی ها و تبلت ها است. این مورد مخصوصاً وقتی وسایل مشابه بدون مشکل کار می‌کند بسیار کاربران را اذیت می کند.
در بسیاری از موارد که این مشکل رخ می‌دهد مسأله تغذیه در این وسایل ممکن است عامل ایجاد این مشکل باشد. این مورد مخصوصاً در flash memory ها بیشتر خود را نشان می‌دهد که علت آن عرضه انواع مختلف آن و مصرف برق متفاوت هر مدل است.
در کنار این موضوع در مواردی گوشی ها توان تغذیه بعضی از مدل های فلش را ندارند ( مخصوصاً مدل های قدیمی تر یا مدل هایی که با کابل USB OTG به گوشی وصل شده اند.) در این موارد بهترین کار استفاده از HUB دارای منبع تغذیه است تا در کوتاه مدت بتوانید از وسایل استفاده کنید.
در طولانی مدت بهتر است اینگونه وسایل با مدل های جدید تر تعویض شوند که دارای مصرف کمتر برق بوده و مشکلات کمتری را در گوشی های جدید داشته باشند.
USB TYPE-C ظاهری ساده ولی گمراه‌کننده
پورت جدید USB TYPE-C که در نسل جدید وسایل در حال عرضه است، به مرور جانشین پورت micro-USB در بسیاری از وسایل خواهد شد.
این موضوع با توجه استاندارد سازی پورت جهت استفاده در وسایل قابل حمل در اروپا از سال 2017 سرعت بیشتری به خود گرفته است.
در نگاه اول این پورت به هدف راحتی استفاده در بسیاری از وسایل طراحی شده است ولی در عمل بسیاری از پشتیبانی ها و قابلیت‌ها در این پورت پیش‌بینی شده است که برای بسیاری از تاره کاران که با گوشی ها، تبلت ها و وسایل ساپورت کننده این پورت کار کرده‌اند مسأله ایجاد کرده است. ساده‌ترین نمونه آن مسأله استاندارد جدید مدار تغذیه بر روی پورت USB TYPE-C است که توانایی جذب جریان 3 امپر را دارد. این در حالی است که در استاندارد قدیم حداکثر 2 امپر جریان قابل دسترس بود. در نگاه اول، شارژ سریعتر وسایل بنظر می‌آید ولی کسانی که به هر علتی دچار مشکل با کابل های همراه وسایل خود شده و کایل جدید خریده اند، متوجه مسأله متفاوت بودن مدار سیم بندی در سیم‌های USB TYPE-C و در نتیجه صدمه به وسایل خود و یا اداپتور ها شده اند.
این موضوع مخصوصاً در ایران که کابل های متفرقه در سطح وسیع‌تری عرضه می‌شود، مسأله ساز است. در همین استاندارد تغذیه برای اینکه گوشی متوجه شود آیا می‌تواند مقدار 3 امپر بکشد یا 2 امپر، سیم بندی ها دارای مقاومت و اتصالات متفاوت داخلی باشد ( و در صورتی که از ولتاژ های بالاتر استفاده کند این اتصالات دارای پیچیدگی بیشتری در سیم می شود.) در صورتی که کابل USB TYPE-C دارای تاییده USB باشد، این اتصالات به درستی پیش‌بینی می‌شود ولی در صورت استفاده از کابل های متفرقه این موارد را ندارد. کابل ها حالت پیش‌فرض را به گوشی اعلام می‌کنند که بسیار مسأله ساز و در مواردی خطرناک است. برای مثال، تغذیه اکثر کابل های متفرقه که باید به گوشی ها یا تبلت ها اعلام کنند که اداپتور تنها توان انتقال دو امپر را دارد، دارای مدار مورد نیاز نیستند و گوشی در حالت پیش‌فرض خود بیش از حد مجاز جریان کشیده و باعث صدمه به اداپتور و گوشی می شود.
نمونه‌ای از موارد در یوتیوب، سازندگان ویدیو در رابطه با کابل های نامرغوب اشاره کرده اند:
https://www.youtube.com/watch?v=SjeZB12985c
https://www.youtube.com/watch?v=2784L4auJ-Q
این داستان در زمان استفاده از وسایل USB OTG هم صادق است و باید کابل مناسب جهت اتصال وسایل قدیمی و کابل های جدید جهت استفاده از وسایل جدیدتر که امپر یا ولتاژ بیشتر می‌کشند را تهیه کنید و از اتصال تمام این وسایل با یک نوع کابل خود داری کنید.
جمع‌بندی
داستان شروع این مطلب بخاطر خرید یک فلش مموری USB OTG و کار نکردنش برای من شروع شد که پس از بررسی و جستجوی زیاد و فهمیدن علت ان، به این نتیجه رسیدم که این مطالب را بنویسم تا کسانی که دچار مشکل با وسایل USB OTG می‌شوند، کمک کند تا علت مشکل را راحت‌تر درک و طرز کار این وسایل را بهتر بفهمند.
