USB PD快充協議詳解(待續)

1、原理

1.1 USB OTG充電原理:

(1)USB OTG的PHY監控VBUS電壓,如果有VBUS的5V電壓存在,並且檢測到OTG ID腳是1K歐的下拉電阻(不是 OTG HOST模式 ,其ID電阻小於1K)就說明該電纜支持USB PD;
(2)USB OTG做正常的BCS V1.2規範的充電器探測,並且啓動USB PD設備策略管理器,策略管理器監控VBUS的直流電平上是否耦合FSK信號,並且解碼消息得出是Capabilities Source消息,就根據USB PD規範解析該消息USB PD充電器所支持的所有電壓和電流列表對;
(3)手機根據用戶的配置,從Capabilities Source消息中選擇一個電壓和電流對,並將電壓和電流加在Request消息的Payload上,然後策略管理器將FSK信號耦合到VBUS直流電平上;
(4)充電器解碼FSK信號併發出Accept消息給手機,同時調整Power Supply直流電壓和直流電流的輸出;
(5)手機接收到Accept消息,調整Charge IC的充電電壓和電流;
(6)手機在充電過程中可以動態發送Request消息來請求充電器改變輸出電壓和電流,從而實現快速充電。

1.2 USB PD2.0 和Type-C接口的充電原理:

(1)適配器在連接建立後,會通過D+、D-線進行廣播,告訴連接建立的另一方,適配器能夠提供多少種電壓以及對應的電壓;
(2)用電器在獲悉適配器的供電能力後,從中選擇一個最適合自己的供電方式,並向適配器發送請求數據包;
(3)適配器根據用電器的選擇,評估自身的供電能力後,發送“接收”命令;
(4)適配器進行內部電壓變換,並向用電器發送"電源準備好"數據包;
(5)適配器向VBUS施加協商後新的供電電壓。

1.3 USB PD3.0與USB PD2.0的區別

PD3.0相對於PD2.0的變化主要是三方面:
(1)增加了對設備內置電池特性更爲詳細的描述。
(2)增加了通過PD通信進行設備軟硬件版本識別和軟件更新的功能。
(3)增加了數字證書及數字簽名功能。

2 通信協議

2.1 物理層

物理層由一對收發器和接收器組成,通過單個信號線進行半雙工通信。
主要作用:

發送數據包:

  • 接收來自協議層的數據包
  • 進行CRC校驗
  • 將CRC校驗結果編碼到數據包上
  • 將校驗後的數據包通過信號線傳送出去

接收數據包:

  • 恢復時鐘,並鎖定到數據包的前導碼上
  • 檢測SOP
  • 解碼接收到的數據,包括CRC
  • 判斷接收到的數據是否是有效數據

數據包格式:
在這裏插入圖片描述
Preamble:

The Preamble is used to achieve lock in the receiver by presenting an alternating series of “0s” and “1s”, so the average frequency is the carrier frequency. Unlike the rest of the packet, the Preamble Shall Not be 4b/5b encoded. The Preamble Shall consist of a 64-bit sequence of alternating 0s and 1s. The Preamble Shall start with a “0” and Shall end with a “1”.

SOP(Start Of Packet):
CRC:
EOP(End of Packet)

2.2 協議層

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