USB2.0 的LPM和USB3.0的LPM区别

USB 2.0 和 USB 3.0 都支持低功耗管理机制（LPM，Link Power Management），但两者的实现方式和目标不同。以下是 USB 2.0 的 LPM 和 USB 3.0 的 LPM 之间的主要区别：

1. 协议版本与目的

• USB 2.0 LPM (Link Power Management)：

  • 在 USB 2.0 中，LPM 是对原有的挂起/恢复机制的增强。
  • 它引入了新的低功耗状态（L1），比传统的挂起状态（L2）更快进入和退出。
  • 目的：降低闲置设备的功耗，尤其是那些不能进入传统的挂起状态（L2）的设备，同时缩短恢复时间。

• USB 3.0 LPM：

  • USB 3.0 引入了更为复杂的链路电源管理状态，包括 U0（活动状态）、U1、U2、U3 等多个链路电源状态。
  • 目的：在保持较高性能的同时，进一步降低功耗，支持更精细的电源管理状态过渡。

2. 低功耗状态

• USB 2.0 LPM：

  • USB 2.0 的 LPM 主要引入了 L1 状态，这是介于全速工作状态和完全挂起（L2）之间的一种低功耗状态。
  • L0 是完全工作状态，L1 是低功耗模式，L2 是完全挂起状态。
  • L1 状态的切换主要是为了快速恢复操作，同时减少功耗。L1 恢复比传统的挂起/恢复过程（L2）快得多。

• USB 3.0 LPM：

  • USB 3.0 则引入了更细粒度的低功耗状态，称为 U-States，主要包括：
    • U0：全速活动状态。
    • U1：短暂的低功耗状态，恢复时间非常快（通常不超过 10 微秒）。
    • U2：更深度的低功耗状态，恢复时间稍长（通常在几百微秒以内）。
    • U3：类似于 USB 2.0 的挂起状态，是最深的低功耗状态，恢复时间最长（通常为数毫秒）。
  • USB 3.0 的 LPM 管理更加复杂，可以根据链路空闲时间动态调整功耗状态。

3. 恢复时间

• USB 2.0 LPM：

  • 从 L1 状态恢复到 L0 状态（即完全活跃状态）的时间通常约为 70 微秒。
  • 从 L2（挂起）状态恢复则需要更长的时间，通常是数毫秒级别。

• USB 3.0 LPM：

  • 从 U1 状态恢复到 U0 状态的时间为 不超过 10 微秒。
  • 从 U2 状态恢复的时间为 几百微秒。
  • 从 U3 状态恢复的时间则为 数毫秒，类似于 USB 2.0 的挂起状态。

4. 功耗效率

• USB 2.0 LPM：

  • 主要通过 L1 状态降低设备功耗，适合那些不完全闲置的设备。
  • 虽然L1状态能够减少功耗，但其降低的幅度相对于USB 3.0的深度状态（如U2和U3）较小。

• USB 3.0 LPM：

  • USB 3.0 的 LPM 机制通过更多的低功耗状态，能够更加精细地调节功耗，提供更高的功耗效率。
  • U1 和 U2 状态都能显著降低功耗，而不会大幅增加恢复时间，特别适用于高带宽传输场景。

5. 信令差异

• USB 2.0 LPM：

  • 基于 USB 2.0 的 FS/HS（全速/高速）传输信号。
  • 通过 LPM 事务请求来切换至 L1 状态，LPM 事务是对传统挂起的扩展。

• USB 3.0 LPM：

  • USB 3.0 使用了基于差分信号的 SuperSpeed 传输信号。
  • 链路电源状态的切换通过链路协议层的交互完成，使用了全新的信号方式来支持 U1/U2/U3 的快速切换。

总结：

• USB 2.0 LPM：引入了 L1 低功耗模式，提升了功耗管理效率，主要是为了在高速传输时减少功耗和加快恢复时间。
• USB 3.0 LPM：更加复杂和细致的功耗管理，提供了更多的链路状态（U1、U2、U3），可以在更高带宽传输时显著降低功耗，且有极快的状态恢复时间。