USB 3.0的电源管理 USB 3.0规范提供了增强型电源管理功能，可满足电池供电型便携式应用的需求。除了USB 2.0标准中的“挂起”（表示为U3）模式以外，还定义了另外两种“闲置”模式（表示为U1和U2）。U2状态相对于U1而言能够进一步节约电力，能让更多模拟电路系统（如时钟生成电路）进入静止状态，不过这会让从U2状态恢复到工作状态时花费更多的时间。挂起状态 (U3) 消耗的电力最少，不过其唤醒的时间也更长。 在可编程时段下游端口如有休止即进入闲置模式，此外设备也可根据从主机接收的计划安排信息启动闲置模式。主机通过“数据包等待”、“突发结束”和“最后数据包”等标记向设备发送信息。根据这些标记，设备可决定进入闲置模式，而无需等待总线上出现休止状态。 如果链接处于上述的某种闲置状态之一，则可通过低频周期信号发送 (LFPS) 进行通信，这种方式的功耗大幅低于SuperSpeed信号发送方式。事实上，不管是主机还是设备发送LFPS，都会退出闲置模式。 USB 3.0标准还引入了“功能挂起”特性。该特性能实现对复合设备各自功能的电源管理，从而灵活地挂起复合设备的某些特定功能，同时保持其他功能继续工作。 借助USB 3.0实施的延迟容忍信息传送 (LTM) 机制，可以进一步节约用电。从报告ERDY状态到接收到反馈期间，设备可以通知主机其能容许的最大延迟。主机可根据这一延迟信息来管理系统电源。 这样，在包括链接层、协议层和PHY层在内的USB 3.0系统所有层次上都提高了功效。 图2显示了SuperSpeed和Hi-Speed数据传输期间的系统功耗比较图。USB 3.0系统在工作时需要更多电力，但由于其数据传输速度更快且采用了多种节能特性，因此其工作状态持续时间较短。SuperSpeed数据传输的耗电可比Hi-Speed传输节约50%。这对手机等移动手持设备的电池工作时间而言是至关重要的。 
图2. SuperSpeed和Hi-Speed数据传输阶段中的系统功耗 图中文字：PIDLE—在不进行数据传输时的系统功耗 PSS-ACTIVE—Super Speed 模式下的系统功耗 PHS-ACTIVE—High Speed 模式下的系统功耗
流和大容量存储存取 新型“流”模式可支持SuperSpeed的原始数据传输速度。数据的多个缓冲可设置为“流”并组织成为统一的大容量端点。每个端点可多路复用多达64k的流。“输入”和“输出”端点都支持流，而且每个流都采用ID标记。主机和设备都能建立与端点相关的“当前流”，还能根据需要对流进行截取。 通过流模式，我们可实现命令排队所需的无序执行模式。目前，USB大容量存储类 (MSC) 标准是与存储设备通信的首选协议。 但是，MSC协议具有一定的局限性，比如MSC主机一次只能发出一条命令，而且在命令处理过程中需要主机和设备进行频繁干预。这种内在的局限性会导致MSC传输出现严重的瓶颈问题，限制目前USB 2.0系统的吞吐率，并将严重影响未来 USB 3.0系统的吞吐率。流模式概念将支持更加强大的大容量存储协议。典型的通信链接包括命令“输出”管道、“输入”和“输出”管道（多数据流）以及状态管道。主机能实现命令排队，如无需等待前一个命令完成即发出新的命令，而且每个命令都用流ID标记。这样，流模式就将为减轻MSC的瓶颈问题发挥重要作用。 USB充电 相对于其他接口，USB接口的一个突出特性就是具备充电功能。USB在数个国家中现已成为首选的充电接口。较每个设备都用各自的充电器充电而言，用USB充电具有内在的优势，这不仅能减少不同厂商的专用充电器以降低制造成本，而且长期来看还能对环境保护带来巨大的积极作用。 USB 3.0主机和集线器支持《USB电池充电规范》所定义的电池充电方案。 《USB电池充电规范》目前定义了三种类型的充电使用模式： 1 主机充电器——作为USB 2.0主机的主机充电器可为下游端口提供最高500mA的电流，并支持充电器检测。Hi-Speed设备从主机充电器获得的电流最高仅为900mA。 2 集线器充电器——作为USB 2.0集线器的集线器充电器，可为下游端口提供最高500mA的电流，并支持充电器检测。其充电功能与主机充电器的充电功能非常类似。 3 专用充电器——专用充电器通过USB接口供电，但不会列举设备。充电电流限定为1.5A。 该规范还支持对电量完全耗尽的电池充电，可让电量完全耗尽或基本耗尽的电池从主机或集线器获得最高100mA的电流，直至其充电到适当的阈值。 USB 3.0系统将继续沿用通过USB充电的独特优势。 结论： USB 3.0有望成为许多高带宽应用中无所不在的解决方案。多媒体使用需求的不断提升以及更高密度存储技术的发展，必将推动从已经取得巨大成功USB 2.0逐步向USB 3.0发展。USB 3.0显然正处于技术成熟度曲线中的技术萌芽期，接下来它需要向人们展示它能够成功穿越期望膨胀期，并最终推向大众市场。或许有一天，我们只需不到一分钟的时间就能把所需的全部内容传输到移动设备上并将其带往机场，而这一天正在快速向我们走来。 作者：Ashwini Govindaraman 和 Sonia Gandhi 塞普拉斯半导体公司
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