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USB-PD协议解析.doc

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简介：
本文档深入剖析了USB-PD（Power Delivery）协议的工作原理和技术细节，旨在帮助工程师和开发者更好地理解和应用这一先进的充电技术。 USB Power Delivery（PD）是一种高速充电标准，通过在VBUS直流电平上耦合FSK信号来请求充电器调整输出电压和电流的过程。与Quick Charger 2.0不同的是，USB PD使用24MHz的FSK信号，并利用低通滤波器去除这些信号以避免影响Power Supply或USB Host的VBUS直流电压。 USB PD的工作原理可以分为六个步骤： 1. USB OTG的PHY监控VBUS电压。如果检测到OTG ID脚是通过一个1K下拉电阻连接，则表示该电缆支持USB PD。 2. USB OTG按照BCS V1.2标准进行充电器探测，并启动USB PD设备策略管理器，后者检查VBUS直流电平上是否耦合了FSK信号。如果存在这样的信号，它将解码消息并确定是CapabilitiesSource消息。 3. 策略管理器根据用户配置从CapabilitiesSource消息中选择一个电压和电流组合，并将其加入到Request消息的payload部分。然后策略管理器会把FSK信号耦合在VBUS直流电平上。 4. 充电器解码接收到的FSK信号并发送Accept消息给OTG，同时调整供电设备的输出电压和电流。 5. 一旦接收到来自充电器的Accept消息，则可以根据需要调整充电IC的工作参数（如电压、电流）来开始或改变充电过程。 6. 在整个充电过程中可以随时通过动态地发送Request消息请求变更输出电压或电流值，从而实现高效快速充电。 目前已有许多芯片制造商推出了USB PD芯片产品。随着TYPE-C接口的普及，USB PD 2.0标准已成为其中的关键部分之一，它不仅支持高速数据传输还能够提供更高效的电力供应解决方案。USB PD 2.0技术的应用将有助于解决现有适配器和连接线规格不统一的问题，并通过简化充电设备提高环保效益和社会资源利用效率。此外，这项技术还将改善我们日常使用的电子产品的供电状况，使其更加便捷与绿色化。

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  • USB-PD协议解析.doc
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    本文档深入剖析了USB-PD（Power Delivery）协议的工作原理和技术细节，旨在帮助工程师和开发者更好地理解和应用这一先进的充电技术。 USB Power Delivery（PD）是一种高速充电标准，通过在VBUS直流电平上耦合FSK信号来请求充电器调整输出电压和电流的过程。与Quick Charger 2.0不同的是，USB PD使用24MHz的FSK信号，并利用低通滤波器去除这些信号以避免影响Power Supply或USB Host的VBUS直流电压。 USB PD的工作原理可以分为六个步骤： 1. USB OTG的PHY监控VBUS电压。如果检测到OTG ID脚是通过一个1K下拉电阻连接，则表示该电缆支持USB PD。 2. USB OTG按照BCS V1.2标准进行充电器探测，并启动USB PD设备策略管理器，后者检查VBUS直流电平上是否耦合了FSK信号。如果存在这样的信号，它将解码消息并确定是CapabilitiesSource消息。 3. 策略管理器根据用户配置从CapabilitiesSource消息中选择一个电压和电流组合，并将其加入到Request消息的payload部分。然后策略管理器会把FSK信号耦合在VBUS直流电平上。 4. 充电器解码接收到的FSK信号并发送Accept消息给OTG，同时调整供电设备的输出电压和电流。 5. 一旦接收到来自充电器的Accept消息，则可以根据需要调整充电IC的工作参数（如电压、电流）来开始或改变充电过程。 6. 在整个充电过程中可以随时通过动态地发送Request消息请求变更输出电压或电流值，从而实现高效快速充电。 目前已有许多芯片制造商推出了USB PD芯片产品。随着TYPE-C接口的普及，USB PD 2.0标准已成为其中的关键部分之一，它不仅支持高速数据传输还能够提供更高效的电力供应解决方案。USB PD 2.0技术的应用将有助于解决现有适配器和连接线规格不统一的问题，并通过简化充电设备提高环保效益和社会资源利用效率。此外，这项技术还将改善我们日常使用的电子产品的供电状况，使其更加便捷与绿色化。
     
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    《USB PD协议解析》一书深入浅出地讲解了USB Power Delivery（PD）协议的工作原理与应用实践，适合电子工程师及技术爱好者阅读参考。 详细解析了USB PD协议中的SOURCE_CAP数据段、请求包数据段以及消息头，有助于快速理解该协议的难点部分。
     
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    本资料深入浅出地讲解了USB协议的相关知识，包括其结构、工作原理和实现方式。适合希望深入了解USB技术细节的技术爱好者与开发者参考学习。 USB协议详解主要介绍了USB（Universal Serial Bus）的基本概念、工作原理以及其在现代电子设备中的广泛应用。文章深入探讨了USB的不同版本及其技术进步，并解释了如何实现高速数据传输与充电功能的同时兼容性问题解决方法。此外，还分析了USB标准的未来发展趋势和挑战。
     
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    USB PD 2.0是一种电力传输标准，允许设备通过USB线缆协商并提供更高的电压和电流，以实现更高效的充电体验。 USB充电规格的官方英文版。
     
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  • 利用“USB协议分析仪”解析USB协议
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    本课程通过使用USB协议分析仪工具，深入讲解和实践USB协议的解析方法，帮助学员掌握USB通信的核心技术。 ### 使用“USB协议分析仪”分析USB协议 #### 一、USB枚举过程分析 当一个USB设备连接到计算机上时，会发生一系列识别与配置的过程，即所谓的USB枚举过程。这个步骤对于确保设备能够正常运行至关重要。 **1.1 STEP1** - **总线复位：** 当设备插入或系统重新启动时，整个USB总线会经历一次初始化操作。此时所有连接的设备都将被重置到默认状态。 - **GET_DESCRIPTOR指令：** 复位完成后，主机将向默认地址0发送一个GET_DESCRIPTOR指令包，以获取设备的基本描述信息。这一步骤是为了解设备的基础属性，例如制造商和产品信息等。 **1.2 STEP2** - **再次复位：** 这次的复位是由软件控制而非物理插拔触发。 - **SET_ADDRESS指令：** 主机向默认地址发送一个SET_ADDRESS指令包，目的是给新连接的设备分配唯一的一个地址以备后续通信使用。 **1.3 STEP3** - **请求设备描述：** 接着主机将向步骤二中指定的新地址发送GET_DESCRIPTOR指令包，从而获取更详细的设备描述信息。这些信息通常包括了关于该设备的能力和端点配置等数据。 **1.4 STEP4** - **请求配置描述：** 在成功获得设备的描述符之后，接下来主机将继续通过发送更多的GET_DESCRIPTOR指令来获取有关配置的信息。这样的操作是为了解决如何正确设置并使用这个USB外设的问题。 **1.5 STEP5** - **获取所有描述符：** 主机可能会在此阶段多次发出GET_DESCRIPTOR命令以确保它能够收到设备的所有可能的配置和接口描述信息，以便完全理解设备的功能及可用选项。 **1.6 STEP6** - **设置配置：** 最后主机向该USB外设发送SET_CONFIGURATION指令包，通知其启用哪一个具体的配置。这一步骤标志着设备可以正式开始与计算机进行数据交换了。 #### 二、数据分析 **2.1 协议知识** - **USB数据包结构：** USB通信中的每个数据包由前导码、同步场、地址字段、数据字段和CRC字段构成，每种类型的包都有特定的功能。例如令牌包用于发起传输请求；数据包携带实际的数据负载；握手响应则确认了接收或发送过程的成功。 - **事务处理：** 一个完整的USB通信单元通常包括一个令牌包（Token）、一个数据包（Data）和一个握手响应（Handshake）。这种组合构成了最基本的USB交易模式。 **2.2 USB传输实例分析** 例如，在GET_DESCRIPTOR指令中，主机首先发出一个令牌包请求描述符信息；随后设备会返回包含所需详细信息的数据包；最后主机发送握手确认接收。如此便完成了一个完整的事务处理流程。 #### 三、USB标准描述符解析 **3.1 协议相关内容** - **描述符类型：** USB规范定义了多种类型的描述符，包括但不限于设备描述符和配置描述符等。每种具体的描述符提供了关于该外设的不同方面的信息。 - **作用与意义：** 描述符是主机了解USB设备功能及设置选项的关键途径。 **3.2 枚举过程中的关键描述** - **设备描述符：** 包含了设备的基本信息，如类型、版本号和制造商等； - **配置描述符：** 提供关于外设配置的细节，比如端点的数量及其各自的功能说明。 - **接口描述符：** 进一步详述各个接口的工作方式及支持功能。 #### 四、枚举失败常见原因分析 **4.1 例1：设备描述符错误** - **问题描述：** 设备发送的描述信息可能不符合USB规范，或者存在其他形式的数据不一致。 - **解决方案：** 确认固件是否正确实现了所有必要的描述符，并且严格遵守相关标准。 **4.2 例2：地址冲突** - **问题描述：** 如果两个或多个设备被分配了相同的地址，则会导致通信混乱和错误。 - **解决方案：** 必须保证每一个连接的USB外设都被指定了一个独一无二的地址以避免混淆。 **4.3 例3：电源不足** - **问题描述：** 设备可能因为供电不稳定或者电流供应不足而无法正常工作。 - **解决方案：** 应使用符合要求的电源适配器，并确保连接设备的USB端口有足够的电力支持。
     
  • PD协议解析_入门版.pdf
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    本PDF为初学者提供关于PD协议的基础知识和解析技巧，内容涵盖协议基本概念、工作原理及应用实例等，适合网络通信技术爱好者学习。 在了解PD（Power Delivery）协议的基础概念和工作原理之前，我们首先应该熟悉USB Type-C接口及其相关技术。USB Type-C是一种通用串行总线标准，支持数据和视频传输，并且能够双向供电以实现更强大的快充功能。PD协议是专为USB Type-C设计的电力传输协议，它允许设备之间协商所需的电量，从而实现更高功率的电力输送。 接下来介绍几个基础概念： - **Sink（被供电方）**：指需要从另一端设备获取电力的装置，如智能手机、平板电脑和笔记本电脑等。 - **Sink only（仅被供电方）**：这类设备只能作为被供电的一方，并不具备对外提供电源的能力。 - **Source（供电方）**：指的是能够为其他设备提供电力的装置，例如充电器或电源适配器。 - **Source only（仅供电方）**：此类设备只具备向外部输出电能的功能，无法自身获取电力。 - **Host（主机）**：在数据传输中处于主动地位的一端，通常是指具有处理能力的计算机等设备。 - **Device（被控设备）**：指从属于主设备的数据传输被动方，如U盘、键盘和鼠标等。 - **DFP（DownstreamFacingPort）**：即数据传输中的下游接口，在主机侧使用。 - **UFP（UpstreamFacingPort）**：指的是上游方向的数据传输接口，通常位于被控设备一侧。 - **DRD（DualRoleData）**：在数据通信中扮演双角色的端口，能够同时作为DFP和UFP运作。 - **DRP（Dual Role Power）**：指电源方面具有双重身份的角色，在需要时可以转换为供电方或受电方。 PD协议的核心在于其连接原理。其中最重要的是CC线（Configuration Channel），这条线路用于设备之间的通信，确定电力传输的参数和模式。在USB Type-C接口中存在两个CC引脚，并且其中一个会作为实际使用的通道进行工作。E-marker是电缆中的一个组件，记录了电缆支持的最大供电能力和数据传输能力。 当Source尝试建立与Sink的连接时，它会在CC线上挂载特定电阻（Rp），以宣告其电力供应的能力。而Sink则在该线路上挂载固定的下拉电阻（Rd）。一旦Source检测到这一信号并确认Sink的存在后，便启动VBUS电源，并开始传送供电能力信息；同时如果Sink也接收到正确的响应，则认为连接已经建立。 对于仅作为供电方或受电方的设备而言，在连接过程中它们的行为相对简单。而DRP（Dual Role Power）则更加灵活：它可以交替在CC线路上挂载Rp和Rd，根据连接另一端的具体类型来决定自己的角色，并且有能力发起电源角色交换以改变其供电状态。 这些机制确保了PD协议能够定义不同设备的角色以及它们之间的通信方式与电力供给规则。这为实现更高效的能量传输和双向数据交流提供了技术支持。对于那些希望深入了解USB Type-C及其PD协议的人来说，以上信息是一个不错的开端。
     
  • USB协议详解 USB协议详解 USB协议详解 USB协议详解
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    《USB协议详解》深入剖析了通用串行总线（USB）的工作原理和技术细节，涵盖各种USB规范和设备通信机制。适合硬件工程师及开发者阅读参考。 USB（Universal Serial Bus）协议是一种广泛应用于现代电子设备中的接口标准，它允许各种设备通过同一接口连接到计算机，实现数据传输和供电。自1996年发布以来，该协议经历了多个版本的更新，从最初的USB 1.0发展到了最新的USB 4版，速度与功能都有了显著提升。 以下是USB协议的一些核心特性： 1. **数据传输**：支持全双工通信的数据传输方式，即允许数据同时在两个方向上传输。不同版本的USB有不同的最大传输速率；例如，USB 1.0的最大速率为12Mbps（兆位每秒），而USB 4则可高达40Gbps。 2. **供电**：除了提供数据通道外，USB接口还可以为连接设备提供电力支持。早期版本如5V/500mA的电源供应能力在后续版本中得到了提升，尤其是从USB 3.1开始引入了Power Delivery（PD）功能，进一步提高了功率输出。 3. **设备类**：定义了一系列标准来确保不同类型的设备能够被操作系统正确识别和管理。这些包括Human Interface Devices（如键盘、鼠标）、Mass Storage Devices（例如U盘、移动硬盘），以及Audio Devices等类别。 4. **拓扑结构**：采用菊花链或星形的连接方式，使得一个USB主机可以同时支持多达127个设备，并允许每个设备都有下游端口以进一步扩展接口数量。 5. **热插拔与即插即用**：这一特性让系统能够在运行状态下插入或者移除外接硬件而无需重启计算机或手动安装驱动程序。这大大提高了使用便利性并简化了用户的操作流程。 6. **文件系统支持**：对于移动存储设备，如USB闪存盘，通常采用FAT32等广泛使用的文件系统格式来兼容多种操作系统和应用环境。 7. **文档与资源**：关于具体的实现细节和技术规范，可以参考官方发布的中文版USB协议文档以及其他相关技术资料。这些材料深入解析了USB的工作原理及其标准要求，并为开发者提供了宝贵的指导信息。 综上所述，USB协议是一个涵盖了硬件设计、软件驱动开发以及设备分类等多个领域的复杂生态系统。深入了解该协议有助于优化电子产品的兼容性和性能表现。