如何在Microchip USB集线器上实现挂起指示器功能

本应用笔记为硬件、软件和固件工程师提供了有关如何在 Microchip USB 集线器上实现挂起指示器功能以促进其 USB 设计的低功耗操作的详细信息。

USB251xB / USB3x03 / USB253x / USB3x13 / USB46x6 产品线是一系列功能丰富的低功耗 USB 2.0 集线器，针对高性能和高级功能是关键设计要求的嵌入式系统进行了优化。USB251xB / USB3x03 / USB253x / USB3x13 / USB46x6 产品线具有挂起指示器，可用于向嵌入式控制器发送集线器挂起状态的信号。当系统应该进入或退出低功耗状态时，此功能对于发出信号很有用。

1.0 USB 挂起

对于电池供电或对总功耗敏感的设计，将设备置​​于低功耗状态的能力是一项重要功能。因此，将设备置​​于暂停、低功耗状态的能力至关重要。处于挂起状态时，设备从 VBUS 汲取的电流不得超过 0.5 mA。在挂起时，设备仍必须监视 DP 和 DM 的 RESUME 信号（Data K）或 RESET 信号（SE0 超过 2.5μs）。

在正常操作下，主机每 1 ms 发送一个帧起始 (SOF) 数据包。该信号保持设备唤醒。当主机想要将设备置于挂起状态时，它会简单地驱动一个静态的 SUSPEND (Data J) 信号，并且在 3 ms 内不向设备发送任何数据包。

任何 USB 复位信号或 HSIC 复位信号都会清除远程唤醒功能。

1.1 恢复 USB 操作的方法

1.1.1 主机驱动简历

在集线器或设备被置于挂起状态后，主机可以随时强制集线器或设备恢复正常运行。这是通过在数据线上驱动 RESUME 信号（数据 K）至少 20 毫秒，然后是数据包结束信号 (EOP) 来实现的。

1.1.2 远程唤醒

如果设备或集线器启用了其远程唤醒功能，则可能会触发恢复。设备将在数据线上发送 RESUME 信号以唤醒主机至少 1 ms。主机必须识别 RESUME 信号并接管驱动恢复信号的其余部分。

如果主机已将集线器配置为启用“远程唤醒”，则集线器只会将 RESUME 信号从下游设备传播到上游端口。HID（人机接口设备）是一种常见的设备示例，当存在某种输入活动（例如鼠标移动）时，该设备可能会尝试唤醒主机。

必须向集线器发送特定的 USB 命令才能启用“远程唤醒”。枚举后，主机必须向集线器发送带有 wValue = DEVICE_REMOTE_WAKEUP 设备请求的 SET_FEATURE。

2.0 暂停指示概述

2.1 用例

2.1.1 远程唤醒指示

如果集线器已配置为允许远程唤醒，则挂起指示器功能可用于指示下游设备何时已插入端口或已连接的下游设备正在尝试唤醒主机。

2.1.2 SOC 暂停指示

如果系统中的嵌入式 SOC 没有 USB 连接，则可以使用集线器在主机将其置于挂起状态以及恢复运行时进行通信。

2.2 Microchip 集线器挂起指示器模式

2.2.1 正常恢复行为

如果系统中的嵌入式 SOC 没有 USB 连接，则集线器可用于在主机将其置于暂停状态以及恢复运行时进行通信。

在正常操作下，当试图退出挂起状态时，集线器还会在数据线上驱动一个 RESUME 信号。

2.2.2 修改后的恢复行为

多个 Microchip 集线器具有备用挂起指示器模式。在此模式下运行时，挂起指示引脚将在尝试恢复运行时产生一个脉冲。主机必须通过驱动 RESUME 信号对挂起指示脉冲作出反应。

在修改操作下，当试图退出挂起状态时，集线器不会在数据线上驱动 RESUME 信号。修改后的恢复行为设计用于可能在暂停操作下关闭主机电源的系统；在这种情况下，由于反向驱动问题，不希望驱动 RESUME 信号。有关哪些 Microchip 集线器具有此功能的信息，请参见图 1。

3.0 按部分暂停指标默认值和行为

挂起指示器引脚属性和默认配置设置因部件而异。并非所有集线器都可以在修改后的挂起行为下运行。

图 1 按零件编号的挂起指示器属性

3.1 USB2512B、USB2513B、USB2514B

在正常操作期间，SUSP_IND 引脚提供集线器活动或挂起状态的指示；当集线器处于活动状态时，SUSP_IND 引脚将驱动为高电平，并在挂起时驱动为低电平。如果主机已设置启用远程唤醒功能，集线器将在上游端口上驱动一个“数据 K”，以通知主机它已准备好连接。

USB2512B、USB2513B 和 USB2514B 上默认启用挂起指示器功能。USB2512B、USB2513B 和 USB2514B 设备没有修改的挂起行为功能。

图 2 USB2514B 在正常恢复操作下进入挂起状态

图 3 USB2514B 在正常恢复操作下恢复

USB3503 和 USB3803

在正常操作期间，SUSP_IND 引脚提供集线器活动或挂起状态的指示；USB3503 和 USB3803 上的 SUSP_IND 引脚是开漏的，当集线器处于活动状态时，将浮动高电平至上拉电压，并在暂停时拉低电平。如果主机已设置启用远程唤醒功能，集线器将在上游端口上驱动一个“数据 K”，以通知主机它已准备好连接。

USB3503 和 USB3803 上的挂起指示器功能默认处于禁用状态。USB3503 和 USB3803 设备没有修改的挂起行为功能。

编辑：hfy