浅谈USB电源管理的2种模式

在USB总线接口协议中，由于涉及电源供电，因此协议中规定了完整的电源管理方案。通过USB电源管理可以实现USB设备的激活、挂起、空闲和睡眠等，从而降低无效的功率消耗，实现系统电源的有效使用和合理分配。

在USB2.0接口中，支持激活（ACTIVE）和挂起（SUSPEND）两种电源管理模式。在超高速USB3.0接口中，除了激活（ACTIVE）和挂起（SUSPEND）之外，还支持空闲（FAST EXIT IDLE）和睡眠（SLOW EXIT IDLE）两种电源管理模式。

激活（ACTIVE）

USB设备进入正常工作状态即是激活（ACTIVE）状态，此时USB设备的各项功能应可以正常工作。激活状态时USB设备的一个最基本的工作状态。

在激活状态下，USB功能设备所消耗的功率最大，因此也就是最耗电的。为了降低功耗，USB协议中设置了挂起、空闲和睡眠3种低功耗状态。USB设备可以从激活状态进入挂起状态、空闲状态和睡眠状态，从而达到省电的目的。

挂起（SUSPEND）

如果一个USB设备在3ms内没有总线活动，那么USB总线控制器便可以使该USB设备进入挂起状态。在挂起状态下，USB设备保持在挂起之前的重要变量。USB设备在挂起状态下非常省电，一般仅需要不超过500uA的电流即可维持当前USB设备的状态值。

USB设备支持远程唤醒功能，为了退出挂起状态，可以通过外部触发信号使USB功能设备脱离挂起状态，恢复正常运行，进入激活状态。

对于USB集线器来说，如果在3ms内没有总线活动，则该USB集线器设备同样将进入挂起状态。此时意味着USB集线器各个下行端口的USB外设都没有总线活动。USB集线器连同各个下行端口的USB外设都将进入挂起状态。当有任何一个下行端口的USB外设被激活时，USB集线器将退出挂起状态，恢复正常运行，进入激活状态。

在USB2.0中，挂起状态时唯一的省电模式。也就是说，USB2.0接口支持激活和挂起两种状态。在USB3.0中，挂起状态与USB2.0完全一致，但USB3.0还同时提供了更多的省电模式。

空闲（FAST EXIT IDLE）

空闲状态是指USB设备没有总线活动，但是设备自身依旧持续运行。空闲状态时超高速USB3.0接口协议中新增的一种省电模式。

在USB2.0中，即使USB设备没有在总线上进行数据传输，而仅仅是连接到USB总线上，USB主控制器也会定期访问这些设备，检查设备情况，这便是USB2.0的总线轮询机制。这样，USB总线活动便一直存在，这其实是一种总线带宽及功率的浪费。而在超高速USB3.0标准中，在这些方面进行了彻底改进。USB3.0采用了多层次电源管理系统，可以为不同需要的设备提供不同的电源管理方案。特别是没有总线活动的USB设备，可以直接使其进入空闲状态，减少总线轮询所造成的带宽及功率的浪费。

在空闲模式下，USB设备自身的时序依然运行，仅是USB总线活动取消了。因此，USB设备从空闲状态恢复到正常工作状态将很快。典型的可能用到空闲状态的设备包括USB接口的打印机、扫描仪等。

睡眠（SLOW EXIT IDLE）

睡眠状态是指USB设备没有总线活动，同时设备自身也停止运行。睡眠状态时超高速USB3.0接口协议中的另外一种新增的省电模式。

在USB2.0中，由于USB2.0的总线轮询机制，即使USB设备没有在总线上进行数据传输，而仅仅是连接到USB总线上，USB主控制器也会定期访问这些设备，检查设备情况。这样，USB总线活动便一直存在，从而会造成总线带宽及功率的浪费。而在超高速USB3.0标准中，采用多层次电源管理系统，提供了全新的睡眠状态模式。对于不常使用的USB设备，可以直接使其进入睡眠状态。此时，相当于停止位该设备供电。USB设备将不工作，没有USB总线活动，从而可以大幅度减少电源消耗。

在睡眠模式下，由于USB设备自身已经停止运行。因此，USB设备从睡眠状态恢复到正常工作状态将稍慢。典型的可能用到睡眠状态的设备包括USB外置光驱、USB外置刻录机等。