本主题介绍 USB 3.0 链路电源管理(LPM)机制。
官方 USB 2.0 规范 (USB2_LinkPowerMangement_ECN)有一个附录,它为较新的 USB 2.0 硬件定义 LPM。 本主题不介绍 USB 2.0 LPM 机制。 本主题的目的是介绍 USB 3.0 LPM 状态,特别是 U1 和 U2。
USB 3.0 设备也支持。 为了克服选择性暂停的限制,官方 USB 3.0 规范定义了精细的电源管理状态。 在描述这些状态以及如何使用这些状态来改进电源管理之前,让我们首先了解链接的概念。
什么是链接
USB 连接存在于两个 USB 端口之间:
- 主机或中心的下游端口(DS 端口)。
- 附加设备或中心的上游端口(美国端口)。
链接是一对 DS 和 US 端口;这些端口称为链接伙伴。 每个端口都有两个层。 物理层传输或接收字节序列或其他控制信号。 逻辑层管理物理层,并确保链接伙伴之间的信息流畅流动。 逻辑层还负责信息流可能需要的任何缓冲。
U 状态
根据 USB 2.0 规范,仅当下游设备通过选择性暂停机制进入暂停状态时,链接才会进入低功率状态(消耗小于工作状态)。 USB 3.0 规范将链路电源状态与设备电源状态分离。 该规范定义了 LPM 功能(请参阅规范中的 C.1 部分),该功能指的是构成链接的一对端口的物理层和逻辑层的电源管理。 该规范定义了四种称为 U 状态的链接电源状态,从 U0 到 U3。 活动链接处于状态 U0。
在保持空闲状态一段时间后,链接合作伙伴会逐渐进入 U1(具有快速退出的备用状态),然后进入 U2(退出速度较慢的备用状态)。 在空闲时间足够后,软件将通过将命令发送到 DS 端口链接合作伙伴来启动到 U3 的转换。
软件要求的步骤(将链接发送到 U3)与 USB 2.0 选择性挂起所需的步骤相同。 当链接进入 U3 时,设备必须进入挂起状态。 因此,设备受到与 USB 2.0 选择性挂起类似的限制。 为了克服这些限制,USB 3.0 规范定义了 U1 和 U2 状态。
U1 和 U2 的优点
U1 和 U2 状态旨在补充选择性暂停,这可能导致大幅节省电源。 软件配置 U1 或 U2 转换的链接合作伙伴后,硬件将自动进入状态,无需任何软件干预。 U1 和 U2 的退出时间非常快(从微秒到几毫秒),对设备性能的影响较小。 这允许更好的电源管理,即使设备正在使用,链接也可以进入和退出这些状态。
例如,具有等时端点的设备在服务间隔之间可以将链接设置到 U1 或 U2。 为了节省一些电能,当设备处于空闲状态时,即使在调用选择性挂起之前,它也能让其上游链路进入这些状态。 当链接处于 U1 或 U2 状态时,设备的电力消耗没有限制。 当链接位于 U1 或 U2 中时,设备可能保持完全供电。 因此,与选择性暂停不同,设备可以将其链接发送到 U1 或 U2,而不会丢失任何功能。