USB vbus в биосе что это

USB VBUS в BIOS обозначает напряжение питания, которое подается на порты USB. Это напряжение обычно составляет 5 Вольт и необходимо для питания подключаемых устройств, таких как флешки, мыши и клавиатуры. Правильная настройка параметров VBUS в BIOS позволяет обеспечить стабильную работу USB-устройств и их совместимость с материнской платой.

В некоторых BIOS можно встретить параметры, связанные с включением или отключением питания на USB-портах в зависимости от состояния системы. Эта функция может быть полезна для управления энергопотреблением и обеспечения безопасности, особенно когда система находится в режиме ожидания или выключена.

21.8. Оконечные каскады USB-контроллера в режиме SUSPEND

На следующем рисунке показано, как работают оконечные каскады USB-контроллера, которые напрямую соединены с выводами микроконтроллера:

Когда устройство находится в режиме IDLE, оконечные каскады USB-контроллера переходят в режим низкого энергопотребления.
В режиме ACTIVE оконечные каскады функционируют нормально.

Рисунок 21.15. Функционирование оконечных каскадов USB-контроллера

О состоянии SUSPEND шины USB сигнализирует флаг SUSPI. Этот флаг автоматически переводит оконечные каскады USB-контроллера в режим IDLE. При появлении события, отличного от IDLE, устанавливается флаг WAKEUPI, что восстанавливает работу оконечных каскадов.

Переход оконечных каскадов в режим IDLE Возможен при установке бита DETACH. Сброс этого бита возобновляет режим ACTIVE.

21.9. Настройка таймеров OTG

Существует возможность изменения параметров некоторых таймеров OTG. Эту функцию обеспечивает регистр OTGTCON, который включает биты PAGE для выбора конкретного таймера, а также биты VALUE для настройки данного таймера. Прежде чем использовать данные функции, следует обратиться к последним версиям спецификаций OTG для получения актуальной информации о временных характеристиках.

PAGE=00b: время ожидания AWaitVrise. [OTG]. В режиме Host, сразу после установки бита VBUSREQ на "1", устанавливается флаг ошибки VBERRI, если в течение времени AWaitVrise не было зафиксировано напряжение VBUS.
VALUE=00b время задержки 20 мс
VALUE=01b время задержки 50 мс
VALUE=10b время задержки 70 мс
VALUE=11b время задержки 100 мс
VALUE=00b время задержки 15 мс
VALUE=01b время задержки 23 мс
VALUE=10b время задержки 31 мс
VALUE=11b время задержки 40 мс
VALUE=00b время задержки 93 мс
VALUE=01b время задержки 105 мс
VALUE=10b время задержки 118 мс
VALUE=11b время задержки 131 мс
VALUE=00b время задержки 10 мкс
VALUE=01b время задержки 100 мкс
VALUE=10b время задержки 1 мс
VALUE=11b время задержки 11 мс

21.10. Обнаружение подключения

Оценка подключения к USB-порту осуществляется на основании напряжения на выводе VBUS. Для этого разработана следующая архитектура.

Рисунок 21.16. Схема структуры входа для определения подключения

Логика управления выводом VBUS формирует сигналы в зависимости от величины напряжения на VBUS:

Сигнал "Session_valid" активен на высоком уровне, когда напряжение на VBUS составляет 1.4В или выше. Если напряжение ниже 1.4В, сигнал становится неактивным.
Сигнал "Vbus_valid" активен на высоком уровне, когда напряжение на VBUS составляет 4.4В или выше. Если напряжение ниже 4.4В, сигнал неактивен.
Бит статуса VBUS равен 1, когда напряжение VBUS превышает значение "Vbus_valid". Этот бит становится равным 0, если VBUS опускается ниже значения "Session_valid" (что включает гистерезис).
Флаг VBUSTI активируется каждый раз, когда изменяется состояние бита VBUS.

21.10.1. Режим Device

Нельзя подключать USB-контроллер в режиме Device к шине, пока уровень VBUS не станет равен 1 биту.

21.10.2. Режим Host

Для управления внешним силовым ключом или стабилизатором, обеспечивающим питание линии Vbus, host-интерфейс должен использовать вывод UVCON. Уровни на выводе UVCON устанавливаются автоматически. Он автоматически переходит в высокое состояние после программной установки битов UVCONE и VBUSREQ.

Если в течение 300 мс после подачи Vbus будет обнаружено подключение device-интерфейса (подтяжка к плюсу питания на линиях DP или DM), флаг DCONNI перейдет в высокое состояние. Если же после установки бита VBUSREQ в течение 300 мс device-интерфейс не будет обнаружен, флаг BCERRI будет установлен (будет сгенерировано прерывание), и подача Vbus будет приостановлена (UVCON примет значение 0).

В случае, если такое поведение накладывает определенные ограничения на Host-систему, следует выполнить следующую последовательность действий:

Необходимо произвести сброс сигналов UVCONE и VBUSREQ.
VBUSHWC должен быть активирован (для деактивации аппаратного управления вывода UVCON).
Седьмая линия порта E (которая выполняет альтернативную функцию вывода UVCON) должна быть настроена программным образом.
Соединение с Device-системой определяется по состоянию флага SRPI (который обычно используется для отслеживания импульса на DP/DM, инициированного со стороны OTG B для запроса новой сессии).

21.11. Контроль вывода ID

Для выявления изменений состояния вывода ID была разработана следующая архитектура:

Рисунок 21.17. Структурная схема логики контроля вывода ID

Вывод ID может использоваться для определения режима USB (Device или Host). При программной настройке режима вывод UID может использоваться в качестве линии ввода-вывода общего назначения, даже если USB-интерфейс активен.

Когда вывод UID выбран по умолчанию (то есть не подключен разъем типа A или B), контроллер функционирует в режиме Device (внутренняя подтяжка к положительному напряжению). Прерывание IDTI срабатывает, когда в разъем вставляется или извлекается вилка типа A (Host). Прерывание не происходит при вставке или извлечении вилки типа B (Device).

Контроль вывода ID не зависит от общего разрешения работы интерфейса USB.

Интерфейс USB поставляет питание устройствам через линию Vbus с номинальным напряжением 5 В относительно линии GND. Энергия поступает на нисходящие порты хабов, а устройства-функции имеют возможность только потреблять это питание (также как и сам хаб через свой восходящий порт). Естественно, устройства могут использовать и собственные источники питания.

Энергия от шины распределяется по единицам, каждая из которых равна 100 мА, максимальное количество единиц, которое устройство может получить от шины, составляет 5 (0,5 А). При первичном подключении (до настройки) устройство может потреблять не более 1 единицы (100 мА). Порт, который предоставляет 5 единиц, называется мощным (high-power port), в то время как маломощный порт (low-power port) может обеспечить лишь 1 единицу. В зависимости от способа питания от шины, устройства классифицируются на следующие типы:

Корневой хаб, который получает электроэнергию вместе с хост-контроллером. Если он питается от внешнего источника, порты должны быть высокомощными; в случае автономного питания от батарей порты могут быть как высокомощными, так и низкомощными;
Хаб, работающий от шины (Bus-powered hub), способен обеспечить только маломощные порты (и не более четырёх, так как контроллер требует одну единицу мощности). Питание на выходные порты этот хаб может подавать лишь после настройки, поскольку до этого он может использовать всего одну единицу мощности;
Хабы с собственным питанием (Self-powered hub) могут забирать от шины только одну единицу электроэнергии. На свои выходные порты они подают питание от другого источника; эти порты могут быть как высокомощными, так и низкомощными (в случае с хабом, питающимся от батареи);
Устройства с низким энергопотреблением, питаемые от шины (Low-power bus-powered functions), не могут использовать более одной единицы энергии;
Устройства с высоким энергопотреблением, питаемые от шины (High-power bus-powered functions), могут использовать до пяти единиц энергии;
Устройства с собственным источником питания (Self-powered functions) имеют ограничение в одну единицу, которую они могут получать от шины, даже если собственное питание отключается. Остальные необходимые ресурсы для функционирования они обязаны получать из других источников.

Метод питания устройства (и хаба), а также максимальный ток, который может быть потреблён от шины (с точностью до 2 мА), указаны в дескрипторе конфигурации устройства. В случае, если у хаба есть собственное питание, может возникнуть ситуация, когда оно перестаёт поступать во время работы. В такой ситуации хаб обязан отключиться от шины и автоматически произвести повторное подключение, при этом уже указывая в своём дескрипторе, что может работать от шины. В этом процессе временно отключаются и все устройства, подключённые к хабу, после чего они настраиваются в соответствии с новым ограничением по питанию.

Энергоснабжение портов хабов осуществляется с защитой от перегрузок, с учетом тока 5 А на каждый порт (что не исключает нормы потребления). Активация защитного механизма может сигнализироваться, к примеру, звуковым сигналом из динамика системной платы компьютера. Контроль за подачей питания на хабе может быть либо общим (для всех портов одновременно), либо селективным — эти функции подробно изложены в дескрипторе нулевой конечной точки хаба.

Когда устройства получают питание от шины, напряжение, поступающее к ним, оказывается ниже, чем то, что выдает хаб, из-за сопротивления проводов питания и контактов разъемов. На каждом кабеле (между вилками A и B) в каждой из линий GND и Vbus может наблюдаться падение напряжения до 0,125 В. Наихудший сценарий по питанию происходит, когда между источником питания (хабом с собственным питанием) и устройством располагается один хаб, питающийся от шины, который добавляет свое падение напряжения (до 350 мВ). Мощный порт хаба должен обеспечивать напряжение в пределах 4,75–5,25 В под нагрузкой, тогда как маломощный должен выдавать 4,4–5,25 В. Устройство, использующее питание от шины, должно иметь возможность передавать конфигурационную информацию при напряжении питания на вилке «A» своего кабеля не менее 4,4 В; маломощное устройство должно успешно функционировать в таких условиях. Для корректной работы мощного устройства необходимо минимум 4,75 В на его вилке.

Управление потреблением: приостановка, возобновление и удаленное пробуждение

Информация Родительская категория: USB Категория: Физический интерфейс USB

Система USB обладает продвинутыми механизмами управления энергопользованием. Хост-компьютер может иметь свою собственную систему управления энергозатратами, к которой логически подключена соответствующая система USB. Программное обеспечение USB взаимодействует с данной системой компьютера, поддерживая такие события, как приостановка (suspend) и возобновление (resume). Кроме того, устройства USB могут выступать в роли инициаторов событий, обрабатываемых системой управления энергией на стороне хоста.

Все устройства, подключенные по USB, обязаны поддерживать режим приостановки (suspended mode), при котором средний ток, потребляемый от шины, не должен превышать 500 мкА. Для мощных устройств, способных инициировать удаленное пробуждение, разрешено потребление до 2,5 мА в этом режиме. Устройства должны автоматически переходить в состояние приостановки при отсутствии активности на шине. Приостановка осуществляется исключительно по инициативе хоста и может быть как глобальной, так и селективной. Возобновление (resume) может происходить по различным причинам и сценариям.

Глобальная приостановка проводится через корневой хаб — специальная команда управления блокирует ему передачу всего нисходящего трафика, что приводит к активации сигнала приостановки. Это вызывает переход всех устройств и хабов на шине в режим приостановки. Возобновление после глобальной приостановки может осуществляться различными способами:

инициатива исходит от хоста — команда передается корневому хабу, что запускает сигнализацию возобновления для всех связанных с ним сегментов;
инициатива исходит от устройства — удаленное пробуждение (remote wakeup). Сигнал возобновления может быть инициирован любым устройством, которому дано право выполнять роль «будильника» через управляющий запрос. Этот сигнал воспринимается портом хаба, к которому подключено устройство-«будильник», после чего он отправляется хабом во все разрешенные порты (включая порт, откуда поступил сигнал) и на восходящий порт. Таким образом, сигнал возобновления достигает корневого хаба, который еще 20 мс передает этот сигнал на нисходящие порты, после чего завершает процесс сигнализации, отправляя сигнал LS-EOP;
в случае события порта хаба (подключения или отключения устройства), которому управляющим запросом разрешена инициатива удаленного пробуждения;
сбросом шины, который приводит к реконфигурированию всех подключенных устройств.

Селективная приостановка относится к сегменту шины или даже отдельному устройству. Для этого хабу, к которому подключен приостанавливаемый сегмент (устройство), подается управляющий запрос установки Set_Port_Suspend, что запретит нисходящую трансляцию для выбранного порта. Возобновление после селективной приостановки выполняется несколько иначе:

по запросу хоста — отправка управляющего запроса отмены Port_Suspend к хабу. Это вызовет сигнализацию о восстановлении связи на указанный порт в течение 20 мс, которая завершится отправкой сигнала LS-EOP. После этого хаб возобновит передачу нисходящего трафика на этот порт, а через 3 мс отобразит в регистре состояния этого порта признак окончания процесса восстановления. За этот промежуток времени подключенное устройство сможет синхронизироваться с маркерами кадров;
в результате действия устройства — удаленного пробуждения. В данной ситуации хаб, который инициировал приостановку, функционирует иначе: он не передает сигнал активации на другие порты (где могут находиться активные устройства и отправляться данные). Получив сигнал активации, хаб отправляет его в течение 20 мс обратно на тот же порт, а затем отправляет сигнал LS-EOP и через 3 мс устанавливает индикатор завершения активации для этого порта (сбрасывает бит Port_Suspend);
вследствие события порта хаба (подключения или отключения устройства), для которого специальным запросом разрешена генерация удаленного пробуждения;
путем сброса шины, что вызывает реконфигурацию всех устройств.

Когда на селективно приостановленном порте хаба происходит событие подключения или отключения, этот порт изменяет свое состояние с suspended на connected или disconnected в зависимости от текущего подключения.

Селективная приостановка конкретного порта хаба может быть сопряжена с общей приостановкой самого хаба (как глобальной, так и селективной). Это не помешает передаче сигнала удаленного пробуждения вверх по цепочке. Когда сигнал возобновления достигнет хаба, состояние suspended у его селективно приостановленных портов останется прежним — хост должен будет снять приостановку через соответствующие запросы. Удаленное пробуждение автоматически уберет состояние suspended с порта, на который оно было отправлено.

USB Boot

Функция USB Boot (Загрузка с USB-накопителей) относится как к настройкам загрузки персонального компьютера, так и к параметрам внешней USB-шины. Основной целью данной опции является предоставление возможности осуществлять загрузку ПК с внешних устройств, подключаемых через USB-порты, таких как флешки и внешние жесткие диски. Часто используемые значения для опции USB Boot — это Enabled (Включено) и Disabled (Выключено).

Принцип работы

Введение и массовое использование внешней последовательной шины Universal Serial Bus, а также значительные достижения в области хранения данных значительно увеличили возможности пользователей компьютеров, особенно при работе с внешними накопителями. Теперь никого не поражает, что накопитель емкостью в десятки или сотни гигабайт, на котором можно разместить полноценную операционную систему, может легко поместиться в кармане или служить в качестве стильного брелка для ключей.

Таким образом, идея использовать USB флеш-накопитель в качестве устройства для загрузки выглядит вполне оправданной. Однако, чтобы пользователь мог воспользоваться этой функцией, необходимо, чтобы материнская плата его персонального компьютера поддерживала ее. К счастью, большая часть современных материнских плат позволяет загружать операционную систему с USB-накопителей.

Для активации данной функции в BIOS компьютера предусмотрен параметр USB Boot. Обычно он имеет лишь два варианта: выбор Enabled активирует загрузку с USB-устройств, а выбор Disabled – отключает эту возможность.

После активации данной опции у вас появится возможность загружаться с любых USB-устройств, включая флэши, кардридеры с установленными картами памяти, внешние жесткие диски, внешние флоппи-дисководы или дисководы ZIP. Для успешного выполнения процесса загрузки необходимо, чтобы на подключенном носителе имелся загрузочный сектор, позволяющий BIOS загрузить операционную систему, а также присутствовали файлы самой операционной системы.

Данная функция является не таким уж распространённым элементом в BIOS современных ПК. В частности, её можно обнаружить в BIOS Setup некоторых ноутбуков компании Hewlett-Packard, на вкладке Системные настройки (System Configuration), в разделе Опции загрузки (Boot Options). Отсутствие этой опции в BIOS не указывает на то, что ваш компьютер не поддерживает загрузку с USB-устройств; скорее всего, в данном случае загрузка с USB уже активирована по умолчанию. Основная цель данной опции заключается не в активации поддержки USB-загрузки, а в возможности её деактивации при необходимости.

Важно помнить, что указанная функция BIOS не предназначена для выбора USB-накопителей, которые должны стать первоисточником загрузки системы. Для этой задачи предусмотрены другие параметры BIOS, например, Boot Sequence (Порядок загрузки).

Стоит ли включать опцию?

В большинстве случаев опцию USB Boot стоит включить, поскольку это позволит вам использовать для загрузки операционной системы подключаемые к USB накопители различных типов. Отключение же опции не имеет особого смысла. Опцию USB Boot можно отключить, например, в том случае, если вы не хотите, чтобы загрузка осуществлялась бы со случайно оставленной в разъеме USB флэшки.

Что такое USB VBUS в BIOS и его значение для пользователя