中心議題：

• USB標準設計和電源管理

解決方案：

• USB通用串行總線與HID人機接口設備
• 通過USB協議完成主機與控製部件之間的狀態和控製信息的通信

電源管理，曆來是電子產品設計與維護的主要環節之一。在過去，用戶想了解電源的情況，隻能通過設備上有限的工作指示；隨著計算機技術的發展
，電源係統（如UPS）開始通過RS-232與計算機通信，使用戶對電源的控製大為方便；但RS-232也並非是完美的，總線結構的發展帶來了IEEE1394(高速串行總線)和USB。電源設備最終選擇了適合中低速外設的USB標準。這並不是在趕時髦，在其背後有著深厚的需求背景。

遵循USB標準設計和管理電源設備，充分實現USB設備的即插即用
，低功耗和使用維護方便等優點,是電源設備發展趨勢之一。

一．USB通用串行總線與HID人機接口設備

USB（UniversalSerialBus）是以Intel為主
，並有Compaq，Microsoft，IBM，DEC，NorthernTelecom以及日本NEC等共七家公司共同製定的串行接口標準，1994年11月製定了第一個草案，1996年2月公布了USB規格版本1.0。USB可把多達127個外設聯到你的係統上
，其12Mbps的帶寬對如鍵盤

，鼠標等低中速外設是完全足夠的。該技術使你能把設備隨時插上或拔下你的係統，最終還將不再需要在你的PC機後麵設多個並行和串行口。

USB將設備分為不同的類型，每個設備類型都定義了類似功能設備的共同行為和協議。HID（HumanInterfaceDevice）人機接口設備主要指用於人控製計算機係統操作的器件，而電源設備（PowerDevice）則被定位為HID的子係統之一。對設備進行分類是為了抹除不同硬件廠商之間的差異，以便於主機(PC)對設備進行方便、統一的管理。相同類型的設備都由一組標準定義的功能模塊組成。這樣主機與USB設備之間的通信就可以通過一些標準格式的數據包來完成。

二．HID電源設備

設備的電源管理，通常是通過在內部用硬件集成控製部件，以完成對電池或是內部電源器件的管理。同樣的對於外供電設備
，（比如用UPS供電的設備），也有專門的控製部件用以完成各種控製功能。不管是哪種情況，都可以通過USB協議完成主機與控製部件之間的狀態和控製信息的通信，使主機實現對設備電源的絕對控製。

從主機角度來看，由於USB電源設備協議是在USB人機接口設備的框架中設計的，所以主機上的HID類驅動程序是電源設備實現的根基。借助HID類驅動，設備驅動程序可以在友好得多的平台上直接訪問設備
，而無需過多考慮類驅動與係統低層軟件之間的交互。

總之，USB通過一係列的標準定義，使用戶可以通過主機直接觸摸到設備的電源管理，大大增強和方便了電源的管理功能。

三．電源設備的對象定義

每個電源設備都由一組模塊（如電池係統
、電源轉換器）組成，而每個模塊又可細分為一個或多個子模塊。子模塊可以存在於模塊內部（如電池
、充電器）

，也可以是模塊間的接口。所有的模塊、子模塊以及接口都被定義為對象，有著明確的物理描述：

Battery（電池）
Charger（充電器）
InputandOutput（輸入/輸出）
BatterySystem（電池係統--電池
，充電器和輸入/輸出的集合）
PowerSupplyorPowerConverter（電源供應或電源轉換器--特定電壓、頻率的轉換
、輸出）
OutletandOutletSystem（電源出路及電源出路係統--能由PC機進行遠程開關控製的電源輸出）
Gang（群--具有相同特性和功能的對象的集合）
Flow（流--電源線電氣特性的摘要描述）
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PowerSummary（電源報告），供電源設備向主機或其它設備提供自身的工作、狀態消息，完成電源自身的信息收集和對外通信
，不同電源設備內部的，模塊、小模塊和接口的組成結構稱為電源設備的對象層次表

，具體如下：

1．電池係統：
輸入（連至輸入流）
充電器
電池（連至充電器或輸出）
輸出（連至輸出流）

2．電源轉換器：
輸入（連至輸出流或輸出）
輸出（連至輸入流或輸入）

3．電源出路係統：
獨立的電源出路（連至輸出流）
一個輸入流
輸出流
電源報告(連至輸出流)

模塊內部的子模塊是直接相連的，而不同的模塊則通過流相連，連接點即為模塊的輸入和輸出。

四．兩個簡單電源設備的實現

1．一個典型USB外設的電源供應

圖1．典型USB外設的電源供應


一個AC輸入流,一個DC輸入流（USB總線電源）
一個電源轉換器（包括一個AC輸入，一個DC輸入和一個DC輸出）
一個DC輸出流
一個電源報告

2．一個簡單的UPS電源
一個AC輸入流（主AC輸入）
一個電池係統（一個AC輸入
，一個電池，一個充電器和一個DC輸出）
一個DC流（後備DC）
一個電源轉換器（一個DC輸入
，一個AC輸入和一個AC輸出）
一個AC輸出流（AC流）
一個電源報告

圖2．簡單的UPS電源


電源管理和USB是兩個正在飛速發展的技術專題。自從廠家把USB所需的控製芯片加入到外圍設備的ASIC（專用IC）中
，PC對USB的支持隻需要增加成本不到1美元的插座。這大大刺激了USB的發展。Microsoft推出的PC98和PC99係統已宣布將USB和HID作為其支持的工業標準之一。電源設備作為通用型設備
，也越來越向標準統一的方向發展，USB標準在電源設備的實現，大大提高了電源設備的通用性
，簡化了電源設備的控製和管理。可以想見，隨著USB的發展
，USB支持的電源設備也會成為標準的電源設備
，這一切都將使得電源管理更標準

，更輕鬆。