工作中的一个小插曲：生产反馈主板程序烧不进去，叫硬件和软件都去看看，结果还真是硬件问题。。。

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" }& h, C2 x  j5 }3 q: C1 T大家好，我是王工。
前段时间，生产部同事反馈主板程序无法烧录，初步怀疑是eMMC问题，于是重新焊接eMMC并检查电路，但问题依旧。经过进一步排查，最终发现问题出在OTG电路——USB接口的ESD静电保护管损坏（下图所示），导致DP信号对地短路。
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这个案例让我意识到USB OTG（On-The-Go）的工作原理可能是一个知识点，今天我们就来详细探讨OTG电路的工作机制，并结合实际电路分析其关键设计要点。
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! r0 l2 N0 U% f; w* R什么是USB OTG？
3 d6 |& G& ?+ l% o, S3 l, R9 ~USB OTG（On-The-The-Go）是USB协议的一个扩展，允许设备动态切换Host（主机）和Device（从设备）模式。例如：

手机（通常作为Device）可以通过OTG功能读取U盘（此时手机变成Host）。

开发板可以通过OTG接口烧录程序（Device模式）或读取U盘数据（Host模式）。
7 n0 ~  U  ?- Q- M" N关键信号：USB_ID（或CC1/CC2）在传统的Micro USB接口中，OTG功能由USB_ID引脚控制：

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USB_ID悬空（高电平） → 设备作为Device（从设备）。

USB_ID接地（低电平） → 设备作为Host（主机）。
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而在Type-C接口中，OTG功能可由CC1/CC2引脚实现，其逻辑类似。

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OTG电路工作原理
2 S' p2 p2 @7 i6 b& x如下原理图，OTG功能的USB接口主要有VBUS_5V，DP，DM，ID，GND五个引脚，差分线上预留共模电感，信号线上都有ESD静电管用于接口防护。




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VBUS_5V0_USB20_OTG 是双向电源网络：
Host模式：输出5V（如给U盘供电）。

$ f; {+ q: o  l# ]Device模式：输入5V（如PC给主板供电）。
" j% H0 i! }# K' o' ^5 u2 H: i/ c3 N我们的主芯片一般不支持5V供电，通过分压电阻，将5V分压为3.3V后，然后将该引脚连接主芯片。

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- N2 e5 n* u0 s! H: b  Q) jVBUS_DET 用于检测电源输入，触发中断。
" g9 M3 o- `; w  E! S2 R8 d$ }USB_ID/CC 引脚 决定设备工作模式。
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, C, L4 I4 T" P$ }$ Q（1）Device模式（从设备，如烧录固件）1、PC（Host）插入主板（Device），VBUS_5V0_USB20_OTG输入5V。
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# n# m! P1 m% E# f  g2 ?; d  _2、VBUS_DET检测到上升沿，触发中断，MCU开始检测USB_ID状态。
# |& s0 Y# Z$ }( M: d' ?$ o! `9 v/ l如果USB_ID为高电平（悬空），设备进入Device模式。

3、PC检测到设备插入（DP/DM信号变化），提示用户连接成功。

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（2）Host模式（主机，如读取U盘）U盘（Device）通过OTG线插入主板（Host）。
USB_ID被拉低，MCU检测到下降沿，切换至Host模式。
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! R9 t! O3 \0 Y0 P# q这个下降沿是怎么回事呢？
4 j4 v! n8 d0 a. |4 A  M) P那是因为咱们的OTG线上的ID引脚内部跟GND相连，当OTG线插入设备时，ID引脚通常处于高电平状态，当检测到外部设备插入时，ID引脚会被拉低到GND，从而触发设备识别为Host模式，允许设备作为主机进行数据传输?。
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OTG线淘宝上卖的也比较便宜，几块钱都能买到。

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6 `- ?& H% n  b% o$ N* i2）切换成Host模式后，主设备通常会使能一个USB接口的限流电路，然后给Device设备供电，这时候DP上可以测试到高电平脉冲。
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! a- t- H% I& `7 t4 ]5 w2 d关键设计要点
1、ESD防护
  ]0 ?2 t! J; y$ [! sUSB接口易受静电损坏，必须加ESD静电管。
. d; ]8 ]% B' M: K' \0 _2、VBUS电源管理
& v6 y9 q* _8 t5 q. Y- FHost模式需限流电路（如ETA6010），避免过流损坏设备。
% \  t$ o+ {0 C8 F' p; S3、Type-C的CC引脚处理
+ x3 D1 \% y+ d2 R1 S/ A若使用Type-C接口，需通过CC引脚当做USB_ID进行Host/Device切换。


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写在最后都说硬件工程师越老越吃香，这句话也告诉我们硬件也是需要积累的，王工从事硬件多年，也会不定期分享技术好文，感兴趣的同学可以加微信，或后台回复“加群”，管理员拉你加入同行技术交流群。
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