USBリモートウェイクアップとサスペンド／レジュームのデバッグ

USBの電源管理バグは診断が難しいです。システム稼働中は完璧に動くデバイスが、アイドル／スリープ／Selective Suspend／ドックスリープ／ノートPCの蓋閉じ／モニタ電源オフのあとでだけ失敗する、ということが多い。検索ワードは USB remote wakeup not working、USB selective suspend disconnect、USB device does not wake computer、USB resume failure、USB suspend resume bug、HID keyboard wake from sleep not working。

Bus Scopeが効くのは、サスペンド／レジュームがアプリエラーだけでなく「バスレベルのイベント」であるからです。知りたいのは「ホストがデバイスをサスペンドしたか」「リモートウェイクアップが有効化されたか」「デバイスがレジュームシグナルを送ったか」「ホストがトラフィックを再開したか」「デバイスがレジュームではなく再列挙したか」です。

リモートウェイクアップとは

リモートウェイクアップは、サスペンド中のUSBデバイスがホストに「通信再開」を要求する仕組みです。よくある例：

• キーボードがスリープ中のデスクトップを起こす
• マウスがアイドル状態のノートPCを起こす
• ドックのボタンがワークステーションを起こす
• バーコードスキャナがキオスクを起こす
• 産業用コントローラがパネルPCを起こす
• HIDセンサが外部イベント後にホストを起こす

リモートウェイクアップは単なる「デバイスに電源が入っている」ではありません。ホストの許可、デバイスの対応表明、機能の有効化、適切なタイミングのレジュームシグナルが揃う必要があります。

よくある症状

リモートウェイクアップ／サスペンドの問題は次のような形で現れます。

• PCがスリープするまで動く
• デバイスがコンピュータを起こさない
• サスペンド直後にシステムが即座に起きる
• レジューム後にデバイス消える
• デバイスが新しいアドレスで再列挙される
• アイドル後にHID入力が抜ける
• Selective Suspend後にシリアルデバイスが送信停止
• スリープ復帰後にオーディオ／カメラデバイスからデータが出ない
• 抜き差ししないとファームウェアが復旧しない

これらはドライバのせいと思われがちですが、キャプチャを見ればファームウェアの電源状態問題が見えることがあります。

ディスクリプタと機能の証拠

コンフィギュレーションディスクリプタはリモートウェイクアップ能力を提示できます。ホストはその機能を有効化／無効化できます。有用なUSB診断トレースは次を答えるべきです。

• デバイスはリモートウェイクアップを提示しているか？
• ホストは SET_FEATURE(DEVICE_REMOTE_WAKEUP) を送ったか？
• その後ホストは機能をクリアしたか？
• アイドル後にサスペンドが発生したか？
• デバイスはレジュームシグナルを送ったか？
• ホストは通常の転送を再開したか？

この事実がなければ、診断は推測の域を出ません。

Selective Suspend

Selective Suspendは、OSがシステム全体をスリープさせずにアイドルUSBデバイスをサスペンドできるようにする仕組みです。電力を節約できる反面、ファームウェアバグを露呈させます。

失敗パターン：

• デバイスが低電力状態に入るがエンドポイント状態を復元しない
• ファームウェアが保留中のInterrupt IN状態を失う
• レジューム後にデバイスが永続的にNAKを返す
• タイムアウト後にホストがデバイスをリセット
• アプリがタイムアウトまたはデバイス消失を見る
• 複合デバイスは1つのインターフェースだけレジュームする

「USB selective suspend random disconnect」と検索されるのは、実態はサスペンド／レジューム失敗なのに「切断」に見えるからです。

レジューム vs 再列挙

スリープ後には大きく2つの結果があります。

• レジューム：同じデバイスが既存コンフィギュレーションで継続
• 再列挙：ホストがデバイスをリセットして再列挙

再列挙は物理的な抜去のあとでは妥当ですが、通常のサスペンド後の場合は疑わしい。アプリがオープンしたハンドル／シリアルポート名／HIDパス／カメラキャプチャセッションを壊すことがあります。

Bus Scopeは、トレースが「通常のレジュームトラフィック」なのか、GET_DESCRIPTOR／SET_ADDRESS／SET_CONFIGURATION を含む「新しい列挙シーケンス」なのかを識別する手助けをします。

ウェイクイベント取りこぼし

デバイスは外部イベントを見ているのにホストが起きない、というケース。原因：

• リモートウェイクアップ非対応
• ホストがリモートウェイクアップを有効化していない
• デバイスがレジュームを早すぎるタイミングで送る
• デバイスがレジュームを遅すぎるタイミングで送る
• ハブがウェイクシグナリングをブロック／誤処理
• BIOS／OSのウェイクポリシーでポートが無効
• デバイスが想定より深いスリープに入る
• イベントがサスペンド完了前に発生

パケットレベルの証拠はOS電源ポリシーに代わるものではありませんが、範囲を絞ります。「デバイスがホストを起こす権限を持っていて、実際に試みたか」。

サスペンド直後の即時ウェイク

反対側の問題も多いです。システムがサスペンドしたのに即座に起きる。USBデバイスは、古い入力／ノイズのある割り込み状態／デバウンスバグ／サスペンドを新規イベント扱いするファームウェアによってこれを起こします。

取得すべき証拠：

• サスペンド直前の最後のInterruptレポート
• ホストがウェイクを有効にしたか
• サスペンドとレジュームの間の時間
• デバイスクラス／インターフェース
• 同一エンドポイントに保留データがあったか
• 毎回サスペンド試行で同じ現象が起きるか

キーボード、マウス、タッチパネル、ゲームコントローラ、独自HIDデバイスで特に多く見られます。

デバッグチェックリスト

次の流れで作業すると、原因に早くたどり着けます。

1. 接続時から列挙をキャプチャする
2. ディスクリプタのリモートウェイクアップ能力を確認する
3. ホストがリモートウェイクアップを有効化したかを確認する
4. サスペンド前のアイドル時間を記録する
5. サスペンドのタイミングを特定する
6. レジュームシグナルまたはホストのレジュームトラフィックを探す
7. レジュームと完全な再列挙を区別する
8. レジューム後のエンドポイント挙動を確認する
9. 同じデバイスをポート直結とハブ経由とで比較する
10. サスペンド前とレジューム後のパケット両方を保全する

最終的な診断

USBリモートウェイクアップとサスペンド／レジュームのバグは、電源状態プロトコルの問題です。有用な証拠は、ディスクリプタ能力、ホストの機能選択、サスペンドタイミング、レジュームシグナル、エンドポイント復旧、そして「ホストがレジュームしたか再列挙したか」です。

Bus Scopeはその証拠を可視化するので、「USB wake not working」をドライバ非難ループから脱却させ、具体的な診断にしてくれます。