USB的掛起和喚醒(Suspend and Resume)【轉】

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USB協議的第9章講到USB可見裝置狀態[Universal Serial Bus Specification, Section 9.1.1, Pg 239]，分為串連(Attached)，上電(Powered)，預設(Default)，地址(Address)，配置(Configured)和掛起(Suspended)6個狀態。所謂可見，即USB系統和主機可見的狀態，其他狀態屬於USB裝置內部而不可見。其中有關電源的，大致可分下面三類：
1. 串連狀態（Attached）：裝置串連，但未提供電源。
2. 上電狀態（Powered）：裝置被複位(Reset)，或者說處於地址、配置狀態。（參見USB枚舉過程，USB Specification, page 241）
3. 掛起狀態（Suspended）：3 ms未見匯流排活動而處於省電狀態，裝置不可用，但仍然保持原有的USB地址和配置。

裝置的掛起
我們知道，在USB系統中，正常狀態下hub或root hub會一直周期性地發送SOF包(Start Of Frame，全速USB每1ms發送一個，高速USB則是125µs發送一個)。根據USB協議，如果USB線上一直處於空閑(Idle)狀態超過3ms，裝置應該把它當作一個掛起(Suspended)訊號，要求裝置在10ms內進入掛起狀態，並把裝置所需的電流大小降到規定的值（對於low-power裝置，要求是500 µA，而對於high-power或支援遠程喚醒(remote wakeup)功能的裝置是2.5mA【Section 7.2.3, Pg176】）。在掛起狀態中，裝置必須繼續向資料項目D+/D-的上拉電阻提供電壓以維持Idle狀態。而對於USB2.0高速裝置，還有些額外的要求：
1. 高速裝置在收到掛起訊號（3ms空閑）後，應在0.125ms內切換到全速狀態，也就是說要把終端電阻移除，並在D+資料線上重新掛上1.5k上拉電阻。
2. 裝置在隨後的100-875µs內檢測資料線上的狀態。如果該狀態是一個Full speed J，那麼說明host發下來的是一個掛起訊號；如果此時該狀態是SE0，說明是host drive資料線D+到0，這是一個複位訊號（複位訊號會持續至少10ms時間）。
　　要注意的是高速裝置在掛起狀態時處於高速模式，只是所用的是全速訊號。一旦從掛起狀態恢複回來，會馬上進入高速工作狀態而無需進行複位操作。

USB High Speed Suspend Signal
　　如所示，Host在a點停止發送SOF，系統處於SE0狀態，b點是3ms時間點，之後的125µs內，裝置移除終端電阻，並掛上1.5k上拉。此時如host發送的是suspend訊號，那它就不會不drive D+資料線，導致D+被裝置拉高，形成一個Full Speed J狀態。在c點之後100-875µs內裝置檢測此時host行為，發現是suspend訊號，裝置內部進入低功耗的掛起（suspend）狀態。（假如hsot發送的是複位訊號，那麼當裝置在c點掛1.5k電阻之後，由於host對D+線的drive作用，D+線無法被拉高，仍然處於SE0狀態，裝置在c點之後的檢測，發現的還是SE0狀態，等到10ms後就可判斷這是一個複位訊號，進行裝置複位操作。）
裝置的喚醒
　　裝置處於掛起狀態時，任何匯流排上的活動（非空閑訊號）都可以把裝置喚醒/恢複，從而退出低功耗模式。（同樣，裝置也可以換醒host，比如電腦待機時通過USB鍵盤來換醒主機，這種功能稱之為“遠程喚醒”（remote wakeup），不在本文的討論範圍內。）
　　因為裝置掛起時處於全速訊號，在當host需要把將裝置退出suspend狀態時，需要先發送一個期間超過20ms的Fulll Speed K狀態。裝置看到K狀態結束的1.3us內醒過來，而host需要在3ms內發送uSOF訊號以維持正常的高速訊號模式，否則裝置又將進入suspend。如所示：

USB的掛起和喚醒(Suspend and Resume)【轉】