Linux 内核学习笔记

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USB HID 键盘 Remote Wakeup：Host 何时允许、Device 看到什么 ​

环境：USB 2.0 Device，枚举为 HID 键盘；对照 Ubuntu 20.04、Windows 7 / 10 / 11、macOS 10.13.6 High Sierra、macOS 15.7.7 Sequoia
关联：USB 2.0 枚举流程 · USB Device 公头悬空误报 Suspend
范围：USB 2.0 Suspend / Resume（总线空闲约 3 ms 后挂起），不是 LPM Sleep

目录 ​

1. remote wakeup 需具备的两个条件 ​

把电脑从休眠里唤醒，USB 键盘这边要同时成立两件事：

  1. 协议上允许。 配置描述符 bmAttributes 带 Remote Wakeup（常见值 0xA0：总线供电 + Remote Wakeup）。Host 再发 SET_FEATURE(DEVICE_REMOTE_WAKEUP)，设备才可以把这个功能打开。没有这条，Device 即使要把总线打成 K，协议栈也会拒绝。
  2. 总线上发出 Resume。 USB 2.0 Full Speed 上这是把线驱动成 K，不是 SETUP / IN / DATA 那种带 PID 的包。时序见 §2。

两个方向的 resume：

谁主动总线上Device 侧（本次实测的 DWC2）
键盘唤醒电脑Device 驱动 K（Remote Wakeup）随后退出 Suspend；驱动 K 当时 没有 Resume 检测中断
电脑自己醒（电源键、开盖等）Host 驱动 K有 Resume 检测中断

2. USB 2.0：Suspend / Resume 电气属性 ​

USB 2.0 第 7 章把 Suspend / Resume 规定成 线态，没有 SUSPEND / RESUME 这种带 PID 的包。SET_FEATURE、CLEAR_FEATURE、HID 报告都是总线已经回到空闲之后才出现的控制传输。

Device 上拉在 D+：

线态D+ / D−含义
J（空闲）高 / 低持续约 ≥ 3 ms → Suspend
K低 / 高Resume
SE0低 / 低持续约 ≥ 10 ms → Bus Reset；Resume 结束时还有一段很短的 EOP

2.1 进入 Suspend ​

总线保持 J 约 3 ms，设备必须进入 Suspend。Host 停 SOF、停对这条端口的传输，线就停在空闲；设备侧看到的是「空闲够久了」，不是收到一条 Suspend 请求。

进入之后设备可以停大部分时钟。

进入 Suspend：传输停掉后总线保持空闲（FS 的 J）

2.2 Host 发起 Resume ​

电脑自己醒（电源键、开盖等）时，Host 把总线打成 K，至少 20 ms。然后发一个低速 EOP：SE0 持续约两个低速位时间，再回到 J。之后 SOF 和控制传输才会出现。

Windows 10 上 Host 主动 Resume，逻辑分析仪测到这段 K 约 49.4 ms（规范下限 20 ms，Host 可以再多打一会儿）：

Windows 10 Host Resume：K 约 49.4 ms

同一条路径上，协议分析仪把 SET_FEATURE、空闲 Suspend、这段 K 和醒后的 CLEAR_FEATURE 抓在一起，见 §3。

2.3 Device 发起 Remote Wakeup ​

设备要把电脑从休眠里拉起来，规范上分两步：

  1. 第 9 章允许这次唤醒。 配置描述符 bmAttributes 带 Remote Wakeup，并且 Host 已经 SET_FEATURE(DEVICE_REMOTE_WAKEUP)。没有这条，协议栈应拒绝把总线打成 K。各系统何时 SET，见 §3。
  2. 总线上打 K。 Device 驱动 K，持续 1～15 ms，再停止驱动。Host 必须接着打 K，至少 20 ms，同样以 EOP 结束。

Device 打 K 的那一段时间里，总线上还没有 SETUP。Host 被叫醒、把 Resume 做完、回到空闲之后，才会有 CLEAR_FEATURE 或 HID 报告。

同一台 Windows 10 上，键盘远程唤醒时逻辑分析仪看到 K 连续约 1.37 s。规范里 Device 自己打 1～15 ms，随后 Host 接着打。Host 自己醒时这段只有约 49 ms（§2.2）；Device 先打时，Host 从休眠起来才把这段 K 收掉，所以线上是一秒多的连续 K。

Windows 10 键盘远程唤醒：K 连续约 1.37 s

控制器上的 Resume 中断，语义因 IP 而异。USB 2.0 只规定总线上要出现 K，并不规定 Device 自己驱动 K 时一定再报一次「检测到 Resume」。本次用的 DWC2 把这条中断做成 检测到对端把总线拉起来，见 §4。

3. Host 什么时候 SET_FEATURE ​

USB 2.0 第 9 章允许 Configured 之后随时 SET_FEATURE。各操作系统实际发的时刻不一样：

  • Ubuntu / Windows 7 / 10 / 11：枚举完成时不发；进入休眠前发 SET_FEATURE(DEVICE_REMOTE_WAKEUP)。醒后再发 CLEAR_FEATURE，关掉 Remote Wakeup。
  • macOS（High Sierra、Sequoia）：枚举到 Configured 之后立刻 SET_FEATURE，休眠前不再发一次；醒后也没有 CLEAR_FEATURE。

进入休眠时，上面这些系统总线都会停在空闲；空闲够约 3 ms，设备进入 Suspend。

Windows 10 协议分析仪上，电脑自己醒这一条是：休眠前 SET_FEATURE(DEVICE_REMOTE_WAKEUP) → 总线 FS J（Suspend） 约 15.6 s → FS K（Resume） 约 50.1 ms → 醒后 CLEAR_FEATURE。K 的时长和 §2.2 逻辑分析仪的 49.4 ms 是同一段；SET_FEATURE / CLEAR_FEATURE 出现在 Suspend 之前和 Resume 结束之后，中间那段 J/K 没有 PID。

Windows 10：SET_FEATURE → Suspend（J）→ Host Resume（K）→ CLEAR_FEATURE

Windows 设备管理器里「允许此设备唤醒计算机」对应的就是 Host 会不会发这条 SET_FEATURE。Linux 上对应 power/wakeup，见 §5。

4. Device 主动 Resume，在 DWC2 上为什么没有中断 ​

键盘唤醒时，Host 已经 SET_FEATURE、设备已 Suspend。Device 按规范把总线驱动成 K，持续 1～15 ms，再停止驱动。Host 可以被这段 K 唤醒。

这不是 USB 2.0 的通用结论。 规范只要求 Device 把总线打成 K；自己驱动 K 之后会不会再来一次 Resume 检测中断，取决于控制器。本次设备和常见的 Synopsys DWC2 / DWC OTG 一样：Suspend 期间 Device 自己发出的 K 通常不触发这条中断，中断留给 Host 主动 resume 的情况。

Raspberry Pi 上用 DWC2 做 HID gadget、从浏览器唤醒休眠 PC，也有人踩过同一类问题，见 John Lian：I had to patch the Linux kernel to wake my PC using a browser。那边缺的是 gadget 在 Suspend 下把总线打成 K；发出去之后，Device 侧同样不能靠「Resume 检测中断」当完成通知。

所以在 DWC2 上看到的是：

  • 电脑自己醒：PHY 看到对端的 K → 报 Resume 检测中断
  • Device 主动唤醒：驱动 K 当时没有这条中断；随后设备退出 Suspend，软件把状态切回 Configured

没有检测中断不等于唤醒失败。Host 已经被 K 拉起来了，只是这条「检测到 Resume」没来，状态要软件切。换到别的 UDC（例如会把 Remote Wakeup 完成也报 resume 中断的），现象可以不一样。

5. Linux：键盘默认开、鼠标默认关 remote wakeup ​

配置描述符 bmAttributes 带 Remote Wakeup，只表示设备能把电脑从休眠里拉起来。Linux 进休眠时会不会发 SET_FEATURE(DEVICE_REMOTE_WAKEUP)，看的是这个 USB 设备 sysfs 里的 power/wakeup。usbhid 默认只给 Boot Protocol 键盘 写成 enabled。大概理由是键盘对远程唤醒的支持比较完善，防止其他设备 误唤醒。

c
/* drivers/hid/usbhid/hid-core.c — usbhid_start() 一段，Linux 5.4 / 5.15 相同 */
if (interface->desc.bInterfaceSubClass == USB_INTERFACE_SUBCLASS_BOOT &&
    interface->desc.bInterfaceProtocol == USB_INTERFACE_PROTOCOL_KEYBOARD) {
    usbhid_set_leds(hid);
    device_set_wakeup_enable(&dev->dev, 1);
}

usbhid_start() 按这两个字段判断。命中后 device_set_wakeup_enable() 打开的是这个 USB 设备的 power/wakeup；随后 Host 发的 SET_FEATURE(DEVICE_REMOTE_WAKEUP) 也是设备级请求。

同一台机器上可以同时接一个这样的键盘和一块鼠标。两块设备的配置描述符都可以带 Remote Wakeup（bmAttributes = 0xA0），sysfs 里常见：

text
1-7  1a2c:2d23  wakeup=enabled   USB Keyboard
1-8  1c4f:0034  wakeup=disabled  Usb Mouse

进入休眠时 Host 只给 wakeup=enabled 的设备发 SET_FEATURE(DEVICE_REMOTE_WAKEUP)。跟踪控制传输可以看到：键盘在端口挂起前有 SET_FEATURE DEVICE_REMOTE_WAKEUP，醒后有 CLEAR_FEATURE；鼠标没有这两条，端口照样会挂起、再 Resume。

6. 各系统实测 ​

Device 为 HID 键盘。设备侧驱动 K 做 Remote Wakeup。

6.1 进入休眠 ​

系统枚举完成后立刻 SET_FEATURE进入休眠前 SET_FEATURE总线是否 Suspend
Ubuntu 20.04否是是
Windows 7否是是
Windows 10否是是
Windows 11否是是
macOS 10.13.6 High Sierra是否（枚举时已 SET）是
macOS 15.7.7 Sequoia是否（枚举时已 SET）是

6.2 键盘远程唤醒 ​

Device 驱动 K 当时都没有 Resume 检测中断（DWC2）。随后设备退出 Suspend。Ubuntu / Windows 7–11 醒后有 CLEAR_FEATURE，macOS 没有。

系统醒后 CLEAR_FEATURE现象
Ubuntu 20.04有，无新的 SET_FEATURERemote Wakeup 后需再发空格，Host 才出键
Windows 7有，无新的 SET_FEATURE同上
Windows 10有，无新的 SET_FEATUREUSB 已恢复；亮屏 / 登录再发空格
Windows 11有，无新的 SET_FEATURERemote Wakeup 后紧接着发空格
macOS 10.13.6 High Sierra无Remote Wakeup 即可
macOS 15.7.7 Sequoia无Remote Wakeup 即可

6.3 电脑自己醒 ​

Host 驱动 K，Device 有 Resume 检测中断。Ubuntu / Windows 7–11 醒后 CLEAR_FEATURE；macOS 枚举阶段已 SET，醒后仍无 CLEAR。

附录 A 线态 ​

总线上Device 侧
空闲约 ≥ 3 ms进入 Suspend
对端驱动 K（Host Resume）Resume 检测中断
Device 自己驱动 K在 DWC2 上通常没有检测中断；随后退出 Suspend
SE0 约 ≥ 10 msBus Reset

附录 B 要点 ​

  • Suspend：空闲（FS 的 J）约 ≥ 3 ms。Host Resume：K ≥ 20 ms 再短 EOP。Device Remote Wakeup：Device 打 K 1～15 ms，Host 再打 K ≥ 20 ms。
  • bmAttributes 有 Remote Wakeup 只表示设备能唤醒；Host 的 SET_FEATURE 才表示这次允许。
  • SET 的时刻是 Host 策略：Windows / Ubuntu 在进入休眠前，macOS 在枚举后。
  • Resume 是 K 线态。在 DWC2 上，Resume 检测中断表示控制器看到对端把总线拉起来了，不是 Device 自己驱动 K 的完成通知。
  • Linux usbhid 默认只给 Boot Protocol 键盘把 power/wakeup 写成 enabled。

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