淺談USB電源管理的2種模式

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電源管理可以實現(xiàn)USB設備的激活、掛起、空閑和睡眠等，從而降低無效的功率消耗，實現(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設備進入正常工作狀態(tài)即是激活（ACTIVE）狀態(tài)，此時USB設備的各項功能應可以正常工作。激活狀態(tài)時USB設備的一個最基本的工作狀態(tài)。

在激活狀態(tài)下，USB功能設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)議中設置了掛起、空閑和睡眠3種低功耗狀態(tài)。USB設備可以從激活狀態(tài)進入掛起狀態(tài)、空閑狀態(tài)和睡眠狀態(tài)，從而達到省電的目的。

掛起（SUSPEND）

如果一個USB設備在3ms內(nèi)沒有總線活動，那么USB總線控制器便可以使該USB設備進入掛起狀態(tài)。在掛起狀態(tài)下，USB設備保持在掛起之前的重要變量。USB設備在掛起狀態(tài)下非常省電，一般僅需要不超過500uA的電流即可維持當前USB設備的狀態(tài)值。

USB設備支持遠程喚醒功能，為了退出掛起狀態(tài)，可以通過外部觸發(fā)信號使USB功能設備脫離掛起狀態(tài)，恢復正常運行，進入激活狀態(tài)。

對于USB集線器來說，如果在3ms內(nèi)沒有總線活動，則該USB集線器設備同樣將進入掛起狀態(tài)。此時意味著USB集線器各個下行端口的USB外設都沒有總線活動。USB集線器連同各個下行端口的USB外設都將進入掛起狀態(tài)。當有任何一個下行端口的USB外設被激活時，USB集線器將退出掛起狀態(tài)，恢復正常運行，進入激活狀態(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設備沒有總線活動，但是設備自身依舊持續(xù)運行?？臻e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設備沒有在總線上進行數(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備，檢查設備情況，這便是USB2.0的總線輪詢機制。這樣，USB總線活動便一直存在，這其實是一種總線帶寬及功率的浪費。而在超高速USB3.0標準中，在這些方面進行了徹底改進。USB3.0采用了多層次電源管理系統(tǒng)，可以為不同需要的設備提供不同的電源管理方案。特別是沒有總線活動的USB設備，可以直接使其進入空閑狀態(tài)，減少總線輪詢所造成的帶寬及功率的浪費。

在空閑模式下，USB設備自身的時序依然運行，僅是USB總線活動取消了。因此，USB設備從空閑狀態(tài)恢復到正常工作狀態(tài)將很快。典型的可能用到空閑狀態(tài)的設備包括USB接口的打印機、掃描儀等。

睡眠（SLOW EXIT IDLE）

睡眠狀態(tài)是指USB設備沒有總線活動，同時設備自身也停止運行。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的總線輪詢機制，即使USB設備沒有在總線上進行數(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備，檢查設備情況。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。而在超高速USB3.0標準中，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設備，可以直接使其進入睡眠狀態(tài)。此時，相當于停止位該設備供電。USB設備將不工作，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設備自身已經(jīng)停止運行。因此，USB設備從睡眠狀態(tài)恢復到正常工作狀態(tài)將稍慢。典型的可能用到睡眠狀態(tài)的設備包括USB外置光驅(qū)、USB外置刻錄機等。