TYPE-CPD升壓協(xié)議全解析講解

1、TYPE-CP>PowerDelivery的簡(jiǎn)稱，代表著電力傳輸?shù)囊粋€(gè)通訊協(xié)議。一個(gè)簡(jiǎn)單的TYPE-CP剛用環(huán)境，需要下面幾個(gè)設(shè)備構(gòu)成：HOSTDEVICECABLE（即：主機(jī),從機(jī)，EMARKERPD的協(xié)議書主要的內(nèi)容集中在： PD協(xié)議的BMC編碼規(guī)則； PD協(xié)議的4B5B解碼； PD協(xié)議的通信流程； PD協(xié)議的通信指令結(jié)構(gòu)； PD協(xié)議的通信內(nèi)容解析；PD協(xié)議獨(dú)立與USB協(xié)議之外，但由于TYPE-C口的兼容特性，可以讓PD協(xié)議，QC協(xié)議,MTK協(xié)議，F(xiàn)CP協(xié)議等快沖協(xié)議熔于一爐。PD的物理層由發(fā)射模塊和接收模塊組成，由于CC是單線協(xié)議，所以所有通信都是半雙工的。BMC編碼規(guī)則是曼切斯特

2、編碼的一個(gè)版本，按照脈寬來(lái)設(shè)定的0和1。nnnniiil0McLrLn_rLn_n_n_r_Ln_n_n_n_n_rL圖一可以從上圖看出，01的編碼并不以電平的變化為依據(jù)，而是按照脈寬來(lái)決定。BMC的最大頻率達(dá)330KHz,單指令長(zhǎng)度在1ms內(nèi)。通過(guò)邏輯分析儀對(duì)波形的讀取，我們可以看到未經(jīng)BMC解碼的原碼圖二通過(guò)BMC從左到右按照脈寬解碼后，我們可以得到一系列01的無(wú)序組合。通過(guò)對(duì)01組合的觀察，可以看到從左開始有64對(duì)01的前導(dǎo)碼，來(lái)作為數(shù)據(jù)的等待和除干擾。64對(duì)前導(dǎo)碼后，才是需要關(guān)注的數(shù)據(jù)內(nèi)容。通過(guò)BMC解碼后，并去除前導(dǎo)碼的數(shù)據(jù)，也并不是最終可以解析的數(shù)據(jù)。PD通信協(xié)議在這里增加了一個(gè)軟

3、編碼，稱為4B5B編碼。即接收到的數(shù)據(jù)每5個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)，需要經(jīng)過(guò)一個(gè)4B5B編碼表還原成正確的PD通信數(shù)據(jù)?？吹竭@里，都可以想到無(wú)線電的加密工作了，但是PD官方資料給出的解釋是4B5B是為了降低接收器的設(shè)計(jì)復(fù)雜度并且允許更加多樣化的接收器設(shè)計(jì)。4B5B的解碼表如下:Table5-14b5bSymbolEncodingTabIeName4b51)SymbollDescription0000011110hexdaca01000101001hexdata12001010100hexdata23001110101hexdata34010001D10hexdaca4501D101011hexdaca56

4、01100111Dhexdata67011101111hexdiata79L00010Q10hexdataB9tool10D11hexdaca9A101010110hexdacaABionloinhexdataBC1100noiohexdataCDnoi11011hexdataDE1110111G0hexdataEFmi11101hexdacarSync-1K-co.de11000Startsjudi#1K-code1JLC1StartsjTiichtZRST-1Krode00U1HardReset*1RST-2K<ode110C1HardReset#2EOPK*code01101EOP

5、EndOtPackerReservedError00000ShallnotbeusedReservedError00001ShallnotbeusedRfservedError00Q1QShallnotbeusedError00011ShallnorbeusedResen&iErrorOGIOOSliaJInotb«usedReserwedError00101SJiaJlnotbeus&dSync'3K-code00110Startsyiich#3RtservedError01DDQShallnocbeusedRtservetlError01100Shalln

6、etbtused/JesertedError10000ShahnotbeusedReservedError11111Shallnotbeused圖三根據(jù)圖二我們可以做一個(gè)4B5B的解碼例子：取出圖二中引導(dǎo)碼后，我們可以得到的數(shù)據(jù)是，0001100011000111000110010,通過(guò)上述4B5B表格進(jìn)行解碼后我們得到最終的數(shù)據(jù)為：SYNC1-SYNC1-SYNC1-SYNC2-1看到這里可能你有疑問，00011在表格中不是Reserved嗎？是的，沒錯(cuò)，4B5B還有個(gè)編碼規(guī)則，就是從左到右記錄數(shù)據(jù)時(shí)，需要將讀取的數(shù)據(jù)倒過(guò)來(lái)編譯，即00011要倒成11000O由于PD通信的流程復(fù)雜，且BMC

7、解碼后的數(shù)據(jù)往往長(zhǎng)達(dá)上百位，人工編解碼耗時(shí)耗力且容易出錯(cuò)，所以需要使用一些自制的電腦軟件來(lái)進(jìn)行輔助解碼，于是才有了下面的自制解碼軟件。NPD意事整析30010synlMSGHeaderDtaTxan0101即1SOP111110111躡SowfCeCaFEOOO&V011U數(shù)量0001DFPSOOObJL1100lyJ0110PD2.014800>V10010I249察SOURCEOiwA111101001揣MsgrdzoooOmVaim1111DataOlO1001ooooinn.1001aim解析牯果二000111030003010101如。1111booa1111iooat

8、illfBIIlli|逸逝H00清除|圖四該軟件就包括了4B5B的解碼，和數(shù)據(jù)內(nèi)容的解析，能夠快速的將BMC解碼的數(shù)據(jù)內(nèi)容轉(zhuǎn)換成功能定義。PD協(xié)議內(nèi)容繁多，主要包括以下流程： PowerNegotiation電壓協(xié)商流程（電壓升降壓） GotominOperation SoftReset軟件復(fù)位流程 HardReset硬件復(fù)位流程 CableReset PowerRoleSwap FastRoleSwap DataRoleSwap VCONNSwap AdditionCapabilityandStatus Security密鑰流程 FirmwareUpdate固件升級(jí)流程 Structured

9、VDM廠商自定義結(jié)構(gòu)流程 BISTPD協(xié)議時(shí)序測(cè)試流程今天我們就根據(jù)PowerNegotiation講解PD電壓升降的流程結(jié)構(gòu)。PowerNegotiation流程發(fā)生在Source與Sink之間，在這里Source可以是適配器，可以是車充，也可以是移動(dòng)電源。Sink可以是任何支持TypecPD的受電端。PowerNegotiation的協(xié)議流程包括以下PD指令： SourcesendCAPABILITY供電能力指令（包含內(nèi)容：具有哪幾種電壓值和電流值） SinksendREQUEST需電請(qǐng)求指令（包含內(nèi)容：選取哪種電壓和電流值） SourcesendACCEPT同意需電請(qǐng)求指令（包含內(nèi)容：經(jīng)

10、過(guò)對(duì)比需電在自己的供電范圍內(nèi)） SourcesendPS_RDY完成需求指令（包含內(nèi)容：已經(jīng)成功進(jìn)行能電壓改變） GOODCRC指令接收通過(guò)指令在實(shí)際應(yīng)用中這些指令是怎么操作的呢，接下來(lái)我來(lái)詳細(xì)述說(shuō)：首選Source端工作在TYPE-C勺CC模式5V3A檢測(cè)模式下，一旦檢測(cè)到有SINK受電端接入，便開始輸出5V給SINK端。而這時(shí)在CC線上，Source開始不間斷發(fā)送SourcesendCAPABILITYt令,SINK端接收到SourcesendCAPABILITY旨令后，判斷PD通信數(shù)據(jù)符合協(xié)議規(guī)定，便回復(fù)GOODCRC示已經(jīng)成功接收到數(shù)據(jù)，接著SINK會(huì)根據(jù)Source端能夠提供的電壓進(jìn)

11、行選擇，SINK選擇好合適的電壓電流便對(duì)SOURCES行供電請(qǐng)求，于是SINK發(fā)出SinksendREQUESTS行需電請(qǐng)求指Source接收至USinksendREQUES后，會(huì)給SINK回復(fù)GOODCRC然后對(duì)SinksendREQUEST指令請(qǐng)求的電壓進(jìn)行校對(duì)，如果符合Source的供電能力，Source便對(duì)SINK發(fā)SourcesendACCEPT旨令，表明同意SINK的端電壓請(qǐng)求。SINK接收到Source發(fā)送的ACCEPT旨令后，回復(fù)GOODCRCSource接收到SINK發(fā)出的GOODCRC,便開始進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，電壓調(diào)節(jié)成功后，便發(fā)出SourcesendPS_RDY表示已經(jīng)調(diào)整電

12、壓成功，SINK收到后，便回復(fù)GOODCRC表示接收指令成功。以上就是一個(gè)完整的升壓指令流程。PD的通信指令（就升壓來(lái)說(shuō)）有兩種方式一種方式是控制包，而另一種是帶數(shù)據(jù)包。指令包格式如下：PneafnMetr#lnlngforiwgrSOPYStertOfPictet)BylvOByte1二J-I£所法而百Byt>n-l|eyten|嘰際期）圖五一個(gè)完整包結(jié)構(gòu)包括引導(dǎo)碼，SOP*使用場(chǎng)景碼，MessageHeader功能碼，Byte0-n數(shù)據(jù)碼和CR或驗(yàn)碼，EOP結(jié)束碼。如果Byte數(shù)據(jù)碼沒有，說(shuō)明指令僅僅作為控制指令使用，沒有數(shù)據(jù)內(nèi)容，所以叫做控制包。有數(shù)據(jù)內(nèi)容的叫做數(shù)據(jù)包，通

13、常數(shù)據(jù)包里攜帶了要變化的電壓值和電流值等信息。引導(dǎo)碼：BMC解碼后可以看到由64對(duì)01組成，主要為了進(jìn)行接收緩沖。SOP*碼：BMC解碼后由20位的二進(jìn)制數(shù)組成，通過(guò)4B5B解碼后我們可以看到SOP由Sync1和Sync2的解碼值構(gòu)成。表明該指令是應(yīng)用在Source與SINK之間。此處還有SOP,SOP的場(chǎng)景碼，表明是Source與E-marker之間的場(chǎng)景指令。MessageHeader功能碼：BMC解碼后由20位的二進(jìn)制數(shù)組成，經(jīng)過(guò)4B5B解碼后為16位二進(jìn)制數(shù)據(jù)構(gòu)成。MessageHeader通常包括：數(shù)據(jù)包還是控制包說(shuō)明，是由SINK還是SOURC豉出的指令，PD的協(xié)議版本，如果是數(shù)據(jù)

14、包還包含了有多少個(gè)數(shù)據(jù)包的信息。詳細(xì)表格說(shuō)明如下： mrsuge hradrrH-：0: datieoanrol msg1. Extended msgMiiitfujbrr “fhirqf.diiV Pfu#0二 control msg1: data msti0： sink1 ： source只用于SOP,且接收方不對(duì)其正確性做檢查2'blO；PD3.0結(jié)合numberofdatagj豌is判斷導(dǎo):控利包還是數(shù)據(jù)包.然后根據(jù)速5個(gè)bi供定是何種包頭圖六其中，低四位二進(jìn)制碼比較重要，代表的是該P(yáng)D指令的名字，比如說(shuō)升壓中用到的SourcesendCAPABILIT僦是又這四位來(lái)定義的。其

15、它指令的定義表如下：Bits4.0TypeSentbyValidStartofPacket00000Reserved00001SourceCapabilitiesSourceorDual-RolePowerSOPonly00010RetjueslSinkonlySOPonly00011BISTTester,SourceorSinkSOP*00100Sink_CapabilitiesSourceorDual-RolePowerSOPonly00101BaUery_StatusSourceorSinkSOPonly00110AlertSourceorSinkSOPonly001.11-01110R

16、eserved01111Vendor_DeftnedSourceSinkorCablePlugSOP*10000-11111Reserved圖七在指令包的結(jié)構(gòu)中，過(guò)了MessageHeader向右就是數(shù)據(jù)區(qū)域，通過(guò)4B5B的轉(zhuǎn)換后，SOP是16個(gè)二進(jìn)制位，MessageHeader也是16個(gè)二進(jìn)制位，而數(shù)據(jù)區(qū)域，每個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)塊包括了32個(gè)二進(jìn)制位。所以Byte0（32位）Bytel（32位）那么新的問題又來(lái)了，一條完整的指令包到底怎么判斷包含了多少的數(shù)據(jù)塊呢，這個(gè)時(shí)候就需要由MessageHeader來(lái)進(jìn)行判斷了。MessageHeader的12到14位表示1到7個(gè)數(shù)字，代表的就是指令包的數(shù)

17、據(jù)數(shù)量，所以我們可以認(rèn)為指令包的最大數(shù)據(jù)數(shù)為7。數(shù)據(jù)模塊一般應(yīng)用在SourcesendCAPABILITYSinksendREQUES偌這樣需要帶電壓電流的PD指令中。數(shù)據(jù)模塊右邊就是一個(gè)32位的數(shù)據(jù)校驗(yàn)區(qū)域，也稱作CRC校驗(yàn)。CRC校驗(yàn)是PD通信協(xié)議中獨(dú)特的一套校驗(yàn)方式，為了保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整與糾錯(cuò)，整個(gè)PD指令任何一個(gè)位變動(dòng)，都會(huì)造成CRC改變。經(jīng)過(guò)了引導(dǎo)碼，SOP碼，MessageHeader,data碼，CRC碼后，接下來(lái)就是EOP碼即結(jié)束嗎，在4B5B中我們可以看到接收到01101的BMC編碼，即代表PD指令包全部接收完畢。下面我們就實(shí)際做一次PD協(xié)議分析：首先準(zhǔn)備好待測(cè)試的PD適配器，

18、PD數(shù)據(jù)線（兩頭都是TYPE-C的那種），PD測(cè)試架，邏輯分析儀。然后將插拔過(guò)程中PD的數(shù)據(jù)流程通過(guò)邏輯分析儀讀取出來(lái)如下：首先我們要做的就是PD指令的BMC解碼，將脈沖長(zhǎng)短變化成二進(jìn)制數(shù)據(jù)，然后通過(guò)協(xié)議分析軟件進(jìn)行代碼解析，為了更好的講解，我們先人工分析一條指令。H1LaSmiL.Mm,XII,t,可。而w附即*ffiT函。闞面加汴心時(shí)闞阪小心附用小麗卸出mm朝whtxv肺i*稱闡聽訃舸mr同。斤i*剛圖九引導(dǎo)碼由64位二進(jìn)制的01組成，這一段可以直接略過(guò)。SOP*碼從左到右BMC解碼后等于：00011000110001110001根據(jù)圖三進(jìn)行4B5B解碼我們可以得至IJ:SYNC1-SYN

19、C1-SYNC1-SYNC2于是我們可以知道，該指令屬于SOURCESINK之間的指令。我們接著往下分析：國(guó)Me55cl駝HEcid日.l.rns1,62ms1.64rns1畫皿叩配J7回酣LlFH旭百7bJ7阻如丁眄H10010 01110 10010 00101MessageHeader碼從左到右BMC解碼后等于:通過(guò)4B5B解碼后為：000101100001001015到0位為：0010000101100001根據(jù)圖六可以得到以下信息:從15,14,13,12位可以得到此PD指令包括2個(gè)數(shù)據(jù)塊。從11,10,9位可以知道此PD指令正在進(jìn)行第一個(gè)回合。（PD指令+GOODCRC旨令為一個(gè)回

20、合）從8位可以得知此PD指令由SOURC或出。從7,6位得知指令遵循的是PD2.0規(guī)則。從5得知發(fā)指令的設(shè)備角色為DFR從4,3,2,1,0得到00001并查閱圖七得到該指令名：MessageHeader指令，為電壓協(xié)商協(xié)議的發(fā)起指令。數(shù)據(jù)指令過(guò)長(zhǎng)過(guò)程不再詳敘，用協(xié)議軟件可以分析得到:圖十二接下來(lái)我們用協(xié)議軟件分析，速度會(huì)快很多，能夠迅速掌握這個(gè)流程功能和異常:圖十三此指令為上條MessageHeader的回復(fù)指令。接著下條指令為:圖十四此為SINK端發(fā)出的SinksendREQUEST旨令，我們可以得到相關(guān)信息，已經(jīng)SINK請(qǐng)求的電壓等級(jí)。SOURC瑞的回復(fù)指令:臼PD教更整析00011 0031 aQ011 30001 10010 0L110 10010 01111MSGHcadcx SOP GaodCfiC DFPPD2_0 SOURCE MsgldzOOQ Ctrol MsgD at aTx an解析結(jié)果二解析清除I圖十五從該指令信息中，我們可以知道該信息由SOU