致遠電子發布USB-PD快充測試方案

　　USB-PD(Power Delivery)是基于USB Type-C的供電標準，最大功率可達100W。雖然USB-PD快充越來越熱，但行業內并沒有針對快充的測試工具，ZLG致遠電子正式發布USB-PD測試方案，并提供免費上門測試!

　　1、USB Type-C簡介

　　Type-C是USB接口的一種形式，不分正反兩面均可插入，支持USB標準的充電、數據傳輸、視頻傳輸、音頻傳輸、顯示輸出等功能。支持USB-PD后則可實現高達100W的電源供電。本文涉及的USB-PD就是通過Type-C的“配置通道引腳CC”(圖1)進行通訊的。

　　圖1 Type-C 接口及插座引腳功能定義

　　2、USB-PD簡介

　　USB標準的充電功率都比較小，當USB主機和設備都支持USB-PD時，則最大功率可達20V@5A(表1)。

　　表1 USB供電標準

　　USB-PD物理層使用單線通訊(Type-C配置通道CC)，為了增強抗干擾能力并均衡直流分量，發送協議數據時，物理層先使用4b/5b編碼對數據進行轉換，再使用雙相標記編碼(BMC)對數據流進行二次轉換，最終將信號輸出到CC線上。

　　接收的過程和發送的過程相反，具體過程如圖2所示。發送者或接收者通常為USB PD控制器或微處理器。對USB-PD協議進行分析時，只能通過CC線上傳輸的信號，其分析過程其實就類似于接收者的行為。

　　圖2 USB-PD通訊流程

　　3、目前USB-PD的分析方式

　　由于USB-PD在2017年陸續爆發，但行業內并沒有相關的測試分析工具。目前工程師在分析USB-PD的時候需要手動的將整個通訊過程波形全部打印出來，通過暴力分析，再對照協議進行反向譯碼，過程非常痛苦!下圖為致遠電子推廣團隊拜訪某公司時看到的分析方法。

　　圖3 USB-PD打印分析現場實拍

　　使用常規示波器要通過以下方法進行分析(圖4)： BMC解碼、5b4b轉換，進而得到通訊的原始數據，最終查閱USB PD規范解析出“Good CRC”信息幀(USB PD通訊中的握手命令)，這其中包含多少艱辛和無奈。

　　圖4 USB-PD人工分析法

　　4、目前致遠電子提供的USB PD分析方式

　　l將示波器探頭接在Type-C的CC線上;

　　l利用深存儲將上電過程幾秒鐘的數據全部采樣;

　　l然后開啟USB-PD協議解碼插件，分析在幾秒內即可完成。

　　5、USB-PD分析效果演示

　　圖5所示為USB PD充電器上電后與設備的通訊波形，從圖5中的事件列表中，可以直觀的看出該充電器可以提供5V@3A、9V@3A和15V@3A幾種供電能力，充電器最大能輸出功率45W。

　　圖5 ZDS4054 Plus USB-PD協議分析

　　6、USB-PD分析內部過程分析

　　圖6以“Accept”幀為例描述示波器內部分析的四個流程。

　　①對CC線上的信號進行BMC解碼(跳變為邏輯“1”，不跳變為邏輯“0”)得到比特流;

　　②將比特率合并為5B編碼;

　　③將5B編碼轉換為4B編碼，得到半字節(十六進制)的原始協議數據;

　　④根據USB PD協議將原始數據進行解析，翻譯為容易理解的明文(可導出網頁報表或CSV文件)。

　　圖6 USB-PD解碼流程分析