Hinet 網頁系列 --- USB DIY 系列 (一) USB Q&A (四)

(補充說明：現在USB   的規格已經發展到 3.0 了，有關硬體的新規範，還是要查一下規格書。

本篇文章事以前我自己搞過的經驗，有時候，還是會拿出來簡單的測試驗證一下，

這一種文章說明，就比較偏實務面的操作，比較不像一般"速成"開箱文的東西。就算是

原廠的範例程式也很少會去做這方面的說明或提供範例，這就得完全看系統開發者自己本身的

經驗與功力了。但個人覺得這不只是在USB 這方面的觀念而已，而是在於許多系統產品開發上

都應該建立的基本態度與原則問題。)

Q: 在什麼情況之下會使用suspend state ?
　

A: 關於USB Suspend 這一類的問題是有點牽涉到USB 硬體觀念的東西，

因為許多人作USB 的東西，一開始都會浸淫在韌體與通訊協定上，

就很容易忘了這一類的問題。也搞不太清楚這部分要做什麼？！

關於 Suspend 有關的名詞有：

Suspend : 不會翻譯，就是要讓USB裝置處於『待命』狀態。

在『待命』狀態下，USB Host 不會對您再發任何 Protocol 的東西，

包括SOF ！既然稱為『待命』，就是要隨時會回   到原來狀態。

-----

Resume : 就是『喚醒』，什麼『喚醒』？

就是叫USB 裝置從『待命』再回到原來狀態。

----

Remote Wake-Up : 也是『喚醒』！那他跟 Resume 有什麼不一樣？！

Resume 是由PC Host 主機叫醒 USB device 的；

而Wake-Up 是由 USB Device 叫醒 PC Host 主機的。

    前面兩個主控權，當然是在PC Host 囉，但是，Wake-Up 卻必須在

USB device 裝置插入主機時，在Device configuration 時，就必須宣告，

然後主機才會支援。以簡單的規格的通訊協定來說，就是這麼一回事。

    但是在硬體上，就有額外一層意義了。USB 規格規定：所有的USB Device 

裝置都必須支援Suspend 規格(什麼是支援Suspend ？

就是在韌體上，USB Controller 也必須接受到Suspend 訊息，就是中斷的意思啊

～待會兒我就用韌體說明！），而且在進入 Suspend 時，整個USB Device耗電

必須低於 500uA 。您一定覺得，這個規格很簡單？！

哈～哈～ 我們就簡單推算一下吧：

因為若您的USB 裝置是高速裝置的話，您的 D+ 會Pull-high 1.5K ，

然後因為經由南橋一個內阻到GND，所以，會有一個約 220uA 的基本耗電。

又因為 USB 供電是5.0 VDC，您還是需要一棵整流IC將 5VDC 轉成3.3VDC。

一般這種IC都屬於Linear regulator 型的，他的基本內耗也都是100 uA 級的，

以前我用過類似立錡科技的Switch 型的如9262 ~

結果是：他本身耗34uA+Feedback 5uA+ CE 那根控制線約 12 uA 所以是 51uA ~

 因為又要拿來偵測USB插入狀態，所以，又用掉一根 Pull-high pin ~ 

約50uA 就是  100 uA + 基本220uA= 320 uA 了。

當然，您若要支援 Remote wake-up 的話，您還是用一根 I/O 來當 

Push-button也會有額外的耗電了。所以，您當然是不可能點LED燈號了。

 所以在電路設計上就要小心了。有沒有看過電影『阿波羅十一號』？！

您就會有那種感覺了就是了。

       

 那在韌體上要如何處理呢？！就以我  USB ROM Emulator 來說明吧：

    一般USB Controller 硬體設計上，收到 USB Bus 上Suspend 訊號時，

（譬如PC 主機不是關機，而是進入『待命』時，或是裝置移除時，

就會收到這個訊號～）都會發一個中斷給您的韌體，

此時，您的程式寫法就得如下所示：

_Suspend6816: ;; b7:R51, b6:Reversed, b5:6803, b4:Low Speed,                    ;; b3:PLL Clock, b2:PLL, b1:6802, b0:M2
;;--------------------------------------------------------------
        USBPowerOff

        ;; 所有的I/O 都必須切到最省電方向！

        CLRP2 USBDevCtl ;; disable suspend/resume timer(detect suspend/resume event in USB bus)
;---------------------------------------------------------------
        REG_WR SCR, #00000001b ;; M2
        orl A, #00100011b ;; M2,6802,6803
        movx @DPTR, A
        orl A, #00110011b ;; M2,6802,6803,LS
        movx @DPTR, A
        orl A, #00111111b ;; M2,6802,6803,LS,PLL
        movx @DPTR, A
        mov C, MD6Init_ ;;
        mov A.6, C
        orl A, #10111111b ;; M2,6802,6803,LS,PLL,51
        movx @DPTR, A

        ;;<---------- 程式停在此處！   
        ;;
        ;; into Suspend mode wait USB K State or WakeUp Low -> High
        ;; Now Power <= 2.5 mA
        ;;
        ;; REG_WR SCR, #00110011b ;; PLL Enable
        anl A, #00110011b
        movx @DPTR, A
        ;;
        ;; Wait PLL stabe
        ;;
        mov R0, #2 ;; Delay 2*400uS=800uS
SysSuspend029:
        mov R1, #238 ;; Delay 400uS
        djnz R1, $
        djnz R0, SysSuspend029

        ;; REG_WR SCR, #00100011b ;; High Speed
        anl A, #00100011b
        movx @DPTR, A
        anl A, #00000001b
        movx @DPTR, A
        clr A
        movx @DPTR, A
SysWakeUp:
        REG_RD ASR
        jnb WakeupInit_, SysSuspend030
        cpl A.7
SysSuspend030:
        jnb A.7, SysSuspend050

        USB_K_State
        mov R0, #4 ;; Delay 4*50uS=200uS
SysSuspend040:
        mov R1, #238 ;; Delay 50uS
        djnz R1, $
        djnz R0, SysSuspend040

SysSuspend050:
        USBNormal

        REG_RD USBDevCtl ;; suspend/resume timer(detect suspend/resume event in USB bus)
        setb A.2
        movx @DPTR, A

        ret
　

        這段程式，沒什麼意思，只有兩個重點：第一：收到Suspend 後要利用韌體，

把硬體上的耗電切成最省電方式，（I/O 盡量不要有Output 狀態！）

然後，就是把USB  Controller 內部會耗電的部分也一併關掉～

諸如：記憶體啊～PLL啦～等等：重要的是：連8051自己都得關掉！！

哈～哈～所以，程式就停在原點～當硬體收到 Resume 時，自然就會往下跑～

所以，有些人程式寫不好，就會一覺不醒了。

哈～哈～或許，每一家USB Controller 的設計都不一樣，但是，奇怪的是：

我玩過兩家的最法都是一樣的～因為大家設計 USB Controller 都沒把握

可以作到很省電，所以乾脆讓 8051 直接停下來最省電～

（其實，8051 是很耗電的～這點大家都知道！）不信的話：

看另一個程式：

void USB_Intr_Suspend_Process() USING_1
{
        // printf("sleep\n");
        _G_USB_Setup_Interrupt1 = 0; // Clear flag for Enable LCD_Reset Controller
        LCD_Reset();
        _G_USB_Setup_Interrupt1 = 1; // restore the flag for USB status !
        DbgP15=0;//turn off DAC OP Power
        DbgP16=1;//A LED OFF MP3 Mode
        DbgP17=1;//B LED OFF DVR Mode
        TIMER0_Stop();
        XBYTE[0x25d0] |= 0x80; //Enable interrupt for Resume
        CPUIO_PushState();

        USB_Suspend_Process();   

        XBYTE[0x2050]|=0x04; // Enable Wake-Up !

        XBYTE[0x2003] = 0x01; //Suspend        ///程式也是停在這裡！！哈～哈～
        //----------------------------------------------------
        //wakeup
        XBYTE[0x2003] = 0x00; // Suspend Normal
        XBYTE[0x2010] = 0x1e; //Close 48MHz Clk        CPUIO_PopState();
        XBYTE[0x2050]&=0xfb; // Enable GPIO.2(Wakeup)
        // XBYTE[0x2050]&=0xbf; // Disable GPIO Intr.
        XBYTE[0x2048]=0x00; // Clear GPIO intr Event
        XBYTE[0x2040]&=0xbf; // Clear GPIO intr Event
        XBYTE[0x25d0] = 0x37; //Disable interrupt for Resume/Enable Supsend Intr
        //----------------------------
        DbgP15=0;//turn on DAC OP Power
        Charge_Pin=1;

        XBYTE[0x2010] |= 0x01; //DSP Wakeup...

        至於Resume 這個中斷～有些USB Controller 也會提供，但是好像用到的機會不多，

因為就如同上述的程式所示～程式都自己醒來，執行Resume 程式了～

還要進入  Resume 中斷要做什麼？！

        其實，當您完成一個 USB Device 之後，您自己可以用一個電表量一下，

您USB 裝置有沒有達到USB的規格。還有 讓主機進入 待命狀態，然後，

在鍵盤上隨便按個鍵，把主機叫醒，看您的USB Device 醒不醒得過來？！

很好玩喔～這是需要一點調教功力的。作不好，還得改硬體電路的。

  

      當然，這部分還有許多值得討論的空間，改天我在用一些實際範例，

拍一些照片來說明的。譬如：您的USB Device 是 Self-Power 呢？

還是 Bus-Power ?!還可利用USB POWER來作充電器等！

        

謝謝各位的指教！