在USB總線接口協(xié)議中,由于涉及電源供電,因此協(xié)議中規(guī)定了完整的電源管理方案。通過USB電源管理可以實(shí)現(xiàn)USB設(shè)備的激活、掛起、空閑和睡眠等,從而降低無效的功率消耗,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)電源的有效使用和合理分配。
在USB2.0接口中,支持激活(ACTIVE)和掛起(SUSPEND)兩種電源管理模式。在超高速USB3.0接口中,除了激活(ACTIVE)和掛起(SUSPEND)之外,還支持空閑(FAST EXIT IDLE)和睡眠(SLOW EXIT IDLE)兩種電源管理模式。
激活(ACTIVE)
USB設(shè)備進(jìn)入正常工作狀態(tài)即是激活(ACTIVE)狀態(tài),此時USB設(shè)備的各項(xiàng)功能應(yīng)可以正常工作。激活狀態(tài)時USB設(shè)備的一個最基本的工作狀態(tài)。
在激活狀態(tài)下,USB功能設(shè)備所消耗的功率最大,因此也就是最耗電的。為了降低功耗,USB協(xié)議中設(shè)置了掛起、空閑和睡眠3種低功耗狀態(tài)。USB設(shè)備可以從激活狀態(tài)進(jìn)入掛起狀態(tài)、空閑狀態(tài)和睡眠狀態(tài),從而達(dá)到省電的目的。
掛起(SUSPEND)
如果一個USB設(shè)備在3ms內(nèi)沒有總線活動,那么USB總線控制器便可以使該USB設(shè)備進(jìn)入掛起狀態(tài)。在掛起狀態(tài)下,USB設(shè)備保持在掛起之前的重要變量。USB設(shè)備在掛起狀態(tài)下非常省電,一般僅需要不超過500uA的電流即可維持當(dāng)前USB設(shè)備的狀態(tài)值。
USB設(shè)備支持遠(yuǎn)程喚醒功能,為了退出掛起狀態(tài),可以通過外部觸發(fā)信號使USB功能設(shè)備脫離掛起狀態(tài),恢復(fù)正常運(yùn)行,進(jìn)入激活狀態(tài)。
對于USB集線器來說,如果在3ms內(nèi)沒有總線活動,則該USB集線器設(shè)備同樣將進(jìn)入掛起狀態(tài)。此時意味著USB集線器各個下行端口的USB外設(shè)都沒有總線活動。USB集線器連同各個下行端口的USB外設(shè)都將進(jìn)入掛起狀態(tài)。當(dāng)有任何一個下行端口的USB外設(shè)被激活時,USB集線器將退出掛起狀態(tài),恢復(fù)正常運(yùn)行,進(jìn)入激活狀態(tài)。
在USB2.0中,掛起狀態(tài)時唯一的省電模式。也就是說,USB2.0接口支持激活和掛起兩種狀態(tài)。在USB3.0中,掛起狀態(tài)與USB2.0完全一致,但USB3.0還同時提供了更多的省電模式。
空閑(FAST EXIT IDLE)
空閑狀態(tài)是指USB設(shè)備沒有總線活動,但是設(shè)備自身依舊持續(xù)運(yùn)行。空閑狀態(tài)時超高速USB3.0接口協(xié)議中新增的一種省電模式。
在USB2.0中,即使USB設(shè)備沒有在總線上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,而僅僅是連接到USB總線上,USB主控制器也會定期訪問這些設(shè)備,檢查設(shè)備情況,這便是USB2.0的總線輪詢機(jī)制。這樣,USB總線活動便一直存在,這其實(shí)是一種總線帶寬及功率的浪費(fèi)。而在超高速USB3.0標(biāo)準(zhǔn)中,在這些方面進(jìn)行了徹底改進(jìn)。USB3.0采用了多層次電源管理系統(tǒng),可以為不同需要的設(shè)備提供不同的電源管理方案。特別是沒有總線活動的USB設(shè)備,可以直接使其進(jìn)入空閑狀態(tài),減少總線輪詢所造成的帶寬及功率的浪費(fèi)。
在空閑模式下,USB設(shè)備自身的時序依然運(yùn)行,僅是USB總線活動取消了。因此,USB設(shè)備從空閑狀態(tài)恢復(fù)到正常工作狀態(tài)將很快。典型的可能用到空閑狀態(tài)的設(shè)備包括USB接口的打印機(jī)、掃描儀等。
睡眠(SLOW EXIT IDLE)
睡眠狀態(tài)是指USB設(shè)備沒有總線活動,同時設(shè)備自身也停止運(yùn)行。睡眠狀態(tài)時超高速USB3.0接口協(xié)議中的另外一種新增的省電模式。
在USB2.0中,由于USB2.0的總線輪詢機(jī)制,即使USB設(shè)備沒有在總線上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,而僅僅是連接到USB總線上,USB主控制器也會定期訪問這些設(shè)備,檢查設(shè)備情況。這樣,USB總線活動便一直存在,從而會造成總線帶寬及功率的浪費(fèi)。而在超高速USB3.0標(biāo)準(zhǔn)中,采用多層次電源管理系統(tǒng),提供了全新的睡眠狀態(tài)模式。對于不常使用的USB設(shè)備,可以直接使其進(jìn)入睡眠狀態(tài)。此時,相當(dāng)于停止位該設(shè)備供電。USB設(shè)備將不工作,沒有USB總線活動,從而可以大幅度減少電源消耗。
在睡眠模式下,由于USB設(shè)備自身已經(jīng)停止運(yùn)行。因此,USB設(shè)備從睡眠狀態(tài)恢復(fù)到正常工作狀態(tài)將稍慢。典型的可能用到睡眠狀態(tài)的設(shè)備包括USB外置光驅(qū)、USB外置刻錄機(jī)等。
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