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1.1 Scope
规范定义了设备通过USB端口充电的检测、控制和报告机制#xff0c;这些机制是USB2.0规范的扩展#xff0c;用于专用
充电器#xff08;DCP#xff09;、主机(SDP)、hub(SDP)和CDP(大电流充电端口)对设备的充电和power up。这些机制适用
于兼…1. Introduction
1.1 Scope
规范定义了设备通过USB端口充电的检测、控制和报告机制这些机制是USB2.0规范的扩展用于专用
充电器DCP、主机(SDP)、hub(SDP)和CDP(大电流充电端口)对设备的充电和power up。这些机制适用
于兼容USB2.0的所有主机和外设。 1.2 Background
PDportable device便携式设备连接到host或hub后USB2.0协议规定了三种情况下PD汲取电流的最
大值
1bus suspend时最大汲取电流2.5mA
2bus没suspend并且未被配置时最大汲取电流100mA
3bus没suspend并被配置时最大汲取电流500mA.
如果PD连接到CDP, DCP, ACA-Dock, ACA在PD未配置时汲取最大电流限制是1.5A或者遵循suspend
的规则。定义了PD区别SDP和Charging port充电端口的机制。为不同的USB charger厂家定义了兼容性
要求。如果PD的battery处在Dead或weak状态随USB 2.0规范发布的ECN规定此时连接但未联通的PD可
以汲取100mA电流连接与连通的区别在于data线的上下拉电阻。 1.3 Reference Documents
1OTG and Embedded Host Supplement, Revision 2.0
2USB 2.0 Specification
3USB 3.0 Specification 1.4 Definitions of Terms
1.4.1 Accessory Charger Adaptor
ACA是啥呢也是一个充电器。一共三个口一个OTG Port连接PD一个charger port连充电器扩展
出一个Accessory Port。对PD充电的同时能使PD连接到Accessary。 PS:根据Micro-ACA的Table 6-1 和
Table 6-2可知charger port连充电器的同时Accessory Port连接A-device此时充电器可以对OTG Port的
PD充电但是PD并不能和Accessory Port连接的A-device进行通信此时的Access Switch是关断的。当不连
接充电器时可以通信。 1.4.2 ACA-Dock
ACA Dock是一个扩展坞有一个外接电源有一个US port没有或者有几个DS port。US port只能连接
到作为host的PD给PD提供最大1.5A的ICDP电流。DS port只能连接device。ACA-Dock怎么告知PD它是一
个ACA-Dock呢
1在USB idle时候使能VDM_SRCD- Source Voltage VDM_SRC Note 1 0.5 0.7 V
2把ID下拉到GND通过电阻RID_A。详细参考Section 3.2.4.4 PS:ACA Dock和ACA有啥区别呢 连接ACA OTG Port的PD可以做B-DeviceAccessary port可以连接
A-device但此时不能连接充电器Dock的US Port只能连接作为A-Device的PD, DS Port只支持B-
device只能在充电的同时连接一个或多个B-device到DUT。 1.4.3 Attach versus Connect 连接和连通的区别
Attach我暂且把它翻译成连接connect翻译为联通。它们有什么区别呢 Attach这个词是有方向性
的表示把设备连接到主机有一个从下到上的动作。在物理上电源线、ID、信号线连接上了connect是
没方向性的表示识别了物理上的连接或建立了通信。所以connect是基于attach的。这里的connect是
指在attach后下游的设备通过上拉1.5k电阻到D/D-线使bus进入 Low-Speed, Full-Speed or High-Speed
信号模式。 1.4.4 Charging Downstream Port
CDP是啥呢其实它就是在PC或者HUB上的一个USB口但是这个USB口比较特殊可以提供1.5A~5A
的大电流充电一般都会有一个小闪电的标志在USB口旁边。 没连通外设时当CDP检测到D线上的电压
VDAT_REFData Detect Voltage 0.25V~0.4V VDP VLGC(Logic Threshold 0.8V~2V)后会在D-线上
输出VDM_SRC0.5v~0.7v。从外设联通时起CDP将不再把电压VDM_SRC输出到D-上直到外设断开
联通。 1.4.5 Charging Port 充电端口类型
充电口的类型分为DCP、CDP、ACA-DOCK、ACA 1.4.6 Dead Battery Threshold 死电池阈值没电电池的定义
什么是Dead Battery的阈值通俗的说就是电池的一个电压值低于这个值系统就肯定启动不了。电压
低于这个值的电池叫Dead Battery。 1.4.7 Dedicated Charging Port DCP定义
DCP就是墙充即wall adapter。就是平时用的连到220v插座的充电器。不能枚举USB设备可以供
(4.75v VCHG 5.25v)的稳定电压和(0.5A IDCP 5A)的充电电流。DCP在内部将D和D-短接。 1.4.8 Downstream Port 朝下的端口
这个spec.中有两种DS一种是SDP另外一种是CDP(Charging Downstream Port) 1.4.9 Micro ACA
指ACA的accessory port是Micro-AB的母口 1.4.10 Portable Device
是能装在兜儿里的USB设备就是移动设备。 1.4.11 Rated Current 额定电流
充电端口的额定电流是指在保持VBUS电压在VCHG4.75v~5.25v时所能输出的电流值。 DCP的额定
电流要求在(0.5A IDCP 5A)之间CDP or ACA-Dock的额定电流要求在(1.5A ICDP 5A)之间 1.4.12 Standard ACA
指ACA的accessory port是 Standard-A的母口 1.4.13 Standard Downstream Port SDP定义
SDP是标准的DS Port是遵循USB2.0规范的host或hub的朝下端口。一个带有good battery的设备在连
接到SDP时未联通dead battery或suspend时从SDP汲取小于2.5mA的电流联通未配置且没有
suspend时从SDP汲取小于100mA的电流配置且没有suspend时从SDP汲取小于500mA的电流具体值
取决于host使能的配置SDP端口会将D和D-下拉500K电阻到GNDSDP有检测D被PD驱动到VDP_SRC
0.5v~0.7v的能力在连接但没联通的情况下当PD汲取大于 ISUSP2.5mA的电流时,要求PD驱动D到
VDP_SRC0.5v~0.7v 1.4.14 USB Charger USB
这里就是指DCP比如wall adapter或car power adapter 1.4.15 Weak Battery Threshold 弱电池阈值定义
Weak Battery阈值也是电池的一个电压值电池电压高于这个值系统就肯定能power up。 1.6 OTG Considerations OTG注意事项
带有Dead Battery的PD不能区分PC和OTG-A device当带有Dead Battery的PD连接到OTG-A device时
OTG A-device没有义务提供给PD超出正常值的供电电流(正常值是指OTG A-device正常供给其TPL列表中设备
的电流值)OTG A-device在TA_WAIT_BCON内没有检测到B-device的连通可以停止驱动VBUS。也就是说
带有Dead Battery的PD连接到OTG A-device以后因为不能连通使能D/D-的上拉电阻可能不会被充
电。 1.7 Super Speed Considerations SS注意事项
USB3.0规范中定义的SS Port也使用本规范定义的充电器检测机制当PD 检测到连接在一个SS port上的
时候ICFG_MAX(Maximum Configured Current when connected to a SDP ICFG_MAX Note 2 500 mA 2.1)
变为900mA,IUNIT变成150mA。 2. Dead Battery Provision 死电池的规定仅适用于SDP
2.1 Background 背景
从1.4.13 SDP的定义我们知道有一种情况当带有Dead Battery或Week Battery的PD连接到SDP时候
可能不能和host建立连通这时候host会限制输出电流在ISUSP2.5mA以下。一些PD在这种情况下需要一
段时间充电电流是ISUSP来power up设备。USB2.0允许复合型USB设备在连接且未连通或suspend的情况
下从每个DS port都汲取2.5mA的电流。 2.2 DBP – Unconfigured Clause DBP-在PD未被配置时的规定
带有Dead Battery或Week Battery的PD在未被配置的情况下可以根据DBP规定从SDP的DS port汲取
IUNIT电流规定如下 连接后超过45分钟PD没和host建立连通或被枚举汲取电流降到ISUSP2.5mA
连接但未连通时PD驱动 VDP_SRC 1. PD在连接到host 1s内PD使能D的电压VDP_SRC(0.5v-0.7v) 2.
PD在disable VDP_SRC后1s内建立连通即使能上拉电阻。
这个电流只能用于使PD尽快的上电并枚举或者充电至Weak Battery Threshold并枚举
1PD不能用DBP 电流做不相关的事比如高于Weak Battery Threshold后还用这个电流充电、打电
话、播放音乐视频或游戏建立无线连接。
2只有独立使用电池运行的设备才允许使用DBP 带有Dead Battery或Week Battery的PD要求通过
USB-IF compliance inrush test
未配置状态包括两个时段
1连接但是没连通
2联通但没配置
PD在接收到host发送的SET_CONFIGURATION命令后进入configured state 2.3 DBP – Configured Clause DBP-PD在配置状态下的规定
带Dead or Weak Battery的PD在配置的状态下允许使用DBP规则从SDP汲取配置电流最大至
ICFG_MAX500mA,不需要通过USBCV测试。规则如下 响应接收到的令牌 PD要求响应host发来的任何
令牌以NAK或有效的USB response 响应USB reset 一旦接收到复位信号PD将减小充电电流到IUNIT。PD
允许在接收到reset后断开连接。当断开连接PD将使用DBP –Unconfigured Clause。 响应USB suspend 保
持连接降低充电电流到ISUSP或断开连接使用DBP–Unconfigured Clause 超时后提供完整的USB功能或者
断开连接使用DBP–Unconfigured Clause 从连接TDBP_FUL_FNCTNAttach to full USB functionality for
configured PD under DBP TDBP_FUL_FNCTN 15max min 2.3后PD或着保持连通并且可以通过USBCV
测试或者断开连接。断开连接后使用DBP–Unconfigured Clause 使用配置的DBP电流尽快的充电使电压达到
Weak Battery Threshold并提供完整的USB功能。 PD不能用DBP电流做不相关的事比如高于Weak Battery
Threshold后还用这个电流充电、打电话、播放音乐视频或游戏建立无线连接。 一旦电池电压在PD连接到
SDP后的TDBP_FUL_FNCTNmax15min内达到Weak Battery ThresholdPD需要提供完整的USB功能
PD需从在连接SDP后的TDBP_INFORMmax1min内通知用户PD正处在充电状态且其它功能不可用。 3. Charging Port Detection 充电端口的检测
3.1 Overview 概述
Figure 3-1是几个实例PD连接到SDP或Charging Port Figure 3-1 System Overview
第一个例子中PD连接到SDP,CDP,DCP是通过 Std-A to Micro-B cable第二个例子中DCP有一个一体
的Micro-B公口的线缆连接到PD。DCP的cable中没有D/D-线Micro-B公口的D/D-线在插头内部短接在一块
了。第三个例子中ACA有一个一体的Micro-A公口的线缆连接到PDA口线必然就有D/D-和ID。ACA还有一
个连接到DCP或CDP的port使用什么样的线缆在 Section 6.2.1 描述第四个例子中ACA-Dock上没有线缆
但是有一个一体的Micro-A公口的插头连接到PD使用一个专用的充电器供电。 3.2 Charger Detection Hardware 充电检测电路
本节简要的介绍了充电检测的硬件电路
3.2.1 Overview 概述
Figure 3-2是PD中的充电检测的硬件电路 3.2.2 VBUS Detect VBUS检测
Session是啥 首先咱们先解释一下协议中经常出现的术语session.在OTG的规范中对session做了这样
的解释 “A session is defined as the period of time that VBUS is powered. The session ends when VBUS
is no longer powered.” 从这句话来理解session是VBUS从有到无一段时间它是针对VBUS的所以以后也
可以理解为有效的VBUS只是这时候的VBUS是基于一定的时间段有效的。 每个PD的VBUS电源线的内部都有一个电压比较器用来判断VBUS什么时候有效和谁做比较呢和内
部的有效电压阈值比可以理解是和一个定值比高于这个值就是有效的VBUS。这个阈值在本规范中叫做
internal session valid threshold它的范围在定义为VOTG_SESS_VLDOTG Session Valid Voltage
VOTG_SESS_VLD 0.8 4.0 V 3.1。参考Figure 3-2粉色部分。 PS:说了半天究竟在说啥
总结一下 PD中有个检测VBUS是否有效的电路电路有一个参考值高于这个值就认为是VBUS有效
了。这个参考值不是固定的设计的时候保证它在0.8V~4V之间就可以了。
3.2.3 Data Contact Detect 数据连接检测
3.2.3.1 Overview 概述
DCD机制使用了向D提供的电流源IDP_SRC来检测PD连接host后数据信号的连接。 观察USB数据
线的公头儿里边的信号线你会发现两边的PIN长中间PIN的短。两侧的PIN是VBUS和GND,中间的是数
据线。这样的作法是为了先供电再通信。 PD并不一定要求实现DCD如果PD没实现DCD会使用一个定
时器它将在连接到host TDCD_TIMEOUTDCD Timeout TDCD_TIMEOUT 300 900 ms 3.2.3.1后
开始Primary Detection。当PD连接到SDP或CDP时DCD机制能检测数据线的连接。使用DCD机制的最大
好处是能尽快的检测到数据线的连接然后建立连通不必等待定时器超时。这样可以降低通信建立的时
间因为 USB Connect Timing ECN中规定一个上电的USB设备要求在连接到host的
TSVLD_CON_PWD1s内建立连通。DCD机制也可以在PD连接到DCP和ACA的多数情况下检测数据线
的连接。DCD不起作用的情况有 1. 漏电流太大的DCP 2. 连接charger和在Accessory Port连有FS或
HS B-device的ACA 3. ACA-Dcok 4. 把D拉高的PS2端口 5. 把D拉高的专用充电器 因为DCD并不能在所
有情况work如果PD在attach event后TDCD_TIMEOUT max900ms内还没检测到D或ID PIN的连
接就要求PD必须开始进行Primary Detection。详情参考 Section 3.3.2.
3.2.3.2 Problem Description
Figure 3-2 Data Pin Offset USB的公头之所以把VBUS PIN和GND PIN设计的比D/D-长是为了当plug和receptacle连接时电
源先于信号线连接。因此PD连接到主机时VBUS和DATA pin长度不同VBUS pin先连接而后DATA
pin连接间隔时间取决于plug的插入速度最长观察到的间隔时间是200msPD区分充电口和SDP的方式是
根据data line。如果在检测到data pin连接前PD进行了Primary Detection操作则根据Primary Detection协
议PD认为被连接到了SDP。如果PD连接到DCP但是被其错误的识别为连接到了SDP在这种情况下
PD将汲取 ISUSP2.5mA电流并同时等待被枚举。因为DCP不能枚举设备因此PD将不会被充电。
3.2.3.3 Data Contact Detect, Not Attached PD未连接设备时的DCD Figure 3-4 Data Contact Detect, Not Attached
图3-4是PD没连接到远端设备的情况 DCD协议如下: PD检测VBUS有效PD使能D电流源IDP_SRC和D-线上的下拉电阻PD检测到D线保持TDCD_DBNC
Data contact detect debounce min10ms低电平关闭D电流源IDP_SRC和D-线上的下拉电阻 如果没
有设备连接到PD上时D线保持在高定平。 IDP_SRC7uA的最小值要求能保证在最坏漏电流
RDAT_LKG and VDAT_LKG情况下使D保持在VLGC_HILogic High4.0~3.6 V。
3.2.3.4 Data Contact Detect, Standard Downstream Port SDP的DCD Figure 3-5 Data Contact Detect, Standard Downstream Port
当PD连接到SDP时D线被SDP的RDP_DWN拉低 IDP_SRC13uA的最大值值要求能保证在最坏漏
电流RDAT_LKG, VDAT_LKG and RDP_DWN情况下RDP_DWN 使D保持在VLGC_LOW
Logic Low 0~0.8 V。
3.2.4 Primary Detection 主要检测
PD要求实现Primary Detection3.2.4 Primary Detection用来区分SDP和charging port。
3.2.4.1 Primary Detection, DCP DCP的Primary Detection
图3-6是PD连接到DCP上时Primary Detection工作的示意图 Figure 3-6 Primary Detection, DCP
打开 VDP_SRC D Source Voltage 0.5~0.7vand IDM_SINKD- Sink Current 25~175 μA.D和D-通过RDCP_DATDedicated Charging Port resistance across D/- max200Ω短接PD检测D-的电压是否达到VDP_SRCD Source Voltage 0.5~0.7v.PD在D-上的电压比较器比较D-电压和VDAT_REFData Detect Voltage 0.25~0.4 v如果D-大于VDAT_REF就可以确定PD连接到了charging port上可以进一步检测是连接到了DCP还是CDP上。PD也可以选择性的实现检测D-电压是否达到VLGC Logic Threshold 0.8~2.0V此时检测DCP还是CDP的条件是VDAT_REF D- VLGC,是否选择实现检测VLGC这个电平的原因如4.PS2端口会把D/D-上拉到高电平当PD连接到PS2端口如果PD只检测D-VDAT_REF,然后判定是连接到了DCP还是CDP,开始汲取IDEV_CHGAllowed PD Current Draw from Charging Portmax1.5A电流。这么大的电流可能会损坏PS2端口。通过判定(D-VLGC)以后再检测DCP,CDP类型这样可以避免PD对PS2端口造成损坏。有些专用的charger也会把D/D-上拉到高电平如果PD连接到这样的一个charger上因为(D-VLGC),所以PD判断不是连在一个充电端口上。然后PD判断自己是连在一个SDP上这是就只能汲取ISUSP的电流。是否选择实现VLGC的检测取决于PD会不会经常连接到PS2端口还是专用的charger。 3.2.4.2 Primary Detection, CDP Figure 3-7展示了PD连接到CDP时的Primary Detection工作方式 Figure 3-7 Primary Detection, CDP 当远端设备没连接到CDP上时对CDP的行为有两种可选的方式。 在断开连接的TCP_VDM_ENTime for Charging Port to assert VDM_SRC on D- max200ms时间 内使能VDM_SRC D- Source Voltage 0.5~0.7V在连接PD的TCP_VDM_DISTime for Charging Port to remove VDM_SRC on D- max10ms时间内disable VDM_SRC。使用这方式不要求CDP使能 IDP_SINK或者比较D的电压值是否到VDAT_REF。 第二种方式CDP将比较D电压与VDAT_REF and VLGC当VDAT_REFDVLGC,CDP将使能VDM_SRC当(D VDAT_REF 或 D VLGC),CDP将disable VDM_SRC。需要注意的是CDP在和PD连接的时候要求比较D和VLGC来disable VDM_SRC。在 Primary Detection期间PD将打开 VDP_SRC and IDM_SINK.PD将把D-上的电压和 VDAT_REF 做比较。如果(D-VDAT_REF),才允许PD继续检测是连接到DCP还是SDP上。PD可以选择性的比较D-和VLGC只有当VDAT_REFD-VLGC时才能进一步检测是连接到SDP还是DCP上。详细原因参考3.2.4.3 Primary Detection, SDP Figure 3-8 展示了PD连接到SDP时Primary Detection的工作方式 Figure 3-8 Primary Detection, SDP 在Primary Detection的时候PD打开VDP_SRC and IDM_SINK.当VDP_SRC加到D上时SDP会继 续通过下拉电阻RDM_DWN下拉D-到低电平。PD将把D-上的电压和 VDAT_REF 做比较如果(D- VDAT_REF)则允许PD进一步检测是否连接到了SDP上。PD可以实现把D-上的电压和 VLGC作比较 当D- VLGC可以检测PD是否连接到了SDP上。 3.2.4.4 Primary Detection, ACA-Dock Figure 3-9展示了支持识别ACA的PD连接到ACA-DOCK上时Primary Detection的工作方式 3.2.5 Secondary Detection 二次检测 二次检测用来区分DCP还是CDP。PD在检测到VBUS的TSVLD_CON_PWDSession valid to connect time for powered up peripheral max1s时间内如果PD还没做好被枚举的准备则要求PD进行二次检测。 PD做好了被枚举的准备则可以跳过二次检测参考Section 3.3.2 Good Battery Algorithm。 PS:什么是做好被枚举的准备 是指建立了连通即下游设备已经使能了D/D-线的1.5K上拉电阻使数据线 进入了相应的信号模式参考前面对“connect”和“attach”的解释。 3.2.5.1 Secondary Detection, DCP Figure 3-11 展示了连接到DCP的PD二次检测的方式 Figure 3-11 Secondary Detection, DCP 二次检测的时候 PD在D-上使能 VDM_SRC打开 IDP_SINK比较D和 VDAT_REF的电压因为DCP内部通过RDCP_DAT短接了D/D-信号线所以VDM_SRC这个电压源的电压使得(VDAT_REF D VDM_SRC)当PD检测到(VDAT_REF D时就判断连接到了DCP上。而后要求PD使能 VDP_SRC 或者通过RDP_UP上拉D到 VDP_UP同Section 3.3.2定义的Good Battery Algorithm VDM_SRCD- Source Voltage 0.5~0.7V VDP_SRCD Source Voltage 0.5~0.7V IDP_SINKD Sink Current 25~175μA VDAT_REFData Detect Voltage 0.25~0.4V RDCP_DATDedicatedCharging Port resistance across D/-max200Ω RDP_UPD Pull-up resistance 900~1575 ΩVDP_UPD pull-up Voltage 3.0~3.6V 3.2.5.2 Secondary Detection, CDP Figure 3-12 展示了连接到CDP的PD二次检测的方法 Figure 3-12 Secondary Detection, CDP 二次检测的时候PD在D-上使能 VDM_SRC打开 IDP_SINK比较D和 VDAT_REF的电压因为CDP内部没有短接D/D-所以(VDAT_REF D GND)当PD检测到D VDAT_REF,就判断连接到了CDP上而后要求PD关闭VDP_SRC 和 VDM_SRC同Section 3.3.2定义的Good Battery Algorithm然后PD将汲取IDEV_CHG的充电电流 3.3 Charger Detection Algorithms 3.3.1 Weak Battery Algorithm 弱电池算法 Figure 3-14 是PD连接弱电池时的充电检测算法的一个例子当然其它的算法也可以但是要符合DBP规则 要求PD内部实现如下几种电压的阈值的检测VOTG_SESS_VLD, VDAT_REF and VLGC。检测的阈值 并不是这些参数的最大或最小值而是PD内部设计在这些参数范围内的固定值。在左侧的例子中带有弱电 池的PD检测到 VBUS VOTG_SESS_VLD后会在D上使能VDP_SRC。如果D— VDAT_REF或 者ID PIN不是在float状态PD可以汲取IDEV_CHG大小的电流。否则PD只能汲取IUNIT大小的电流。如图所 示也可以加入紫色的参数VLGC t作为判断条件这样可以防止PD从PS2口或其它专用充电器充电 3.3.2 Good Battery Algorithm Figure 3-15 是带有Good Battery的PD需要遵守的的充电检测算法。 当PD 连接到SDP或充电口时应该使用Good Battery Algorithm检测算法。对于SDP和Charging Port之外 设备或端口允许添加额外的检测分支。对于添加额外检测分支不应该造成D/D-和ID PIN上Good Battery Algorithm基础上额外的动作这些动作会对SDP和Charging Port的检测造成影响。添加的额外分支也可以在 Good Battery Algorithm检测最后步骤之后这样的branch可以使用D/D-和ID PIN上的动作作为判断的条件。 但是要考虑到如果连接到DCP上时要求VBUS有效后D要一直保持(DVDAT_REF)这种情况。PD一旦检 测到(VBUSVOTG_SESS_VLD),将启动一个计时器TDCD_TIMEOUT。支持DCD的PD可以使能IDP_SRC并 检测D 持续TDCD_DBNC时间在VLGC_LOW 。支持ACA检测的PD可以ID PIN在TDCD_DBNC时间内不在 floating状态。如果在D或ID PIN的连接被检测到之前DCD计时器超时PD将进行Primary Detection。如果 PD检测到ID PIN在非floating的状态超过TDCD_DBNC则直接进入一种ACA模式 Figure 3-17 是DCD开始检测前Data PIN就已经连接上的时序图Figure 3-17 DCD Timing, Contact Before Start Figure 3-18 是没检测到DCD的时序Figure 3-18 DCD Timing, No Contact 3.4.2 Detection Timing, CDP Figure 3-19 是CDP的主要检测和二次检测的时序包含了比较D和VDAT_REF and VLGC根据条件使能 VDM_SRC的情况。当PD没连接时CDP也可以保持使能VDM_SRC。详细参考Section 3.2.4.2 Notes: 1)LS PD的时序和左侧基本相同不同的地方是LS PD会拉高D-线而不是D线。 Figure 3-19 是连接到CDP的PD主要检测和二次检测的时序。PD打开VDP_SRC and IDM_SINK。要求CDP 从(D VDAT_REF)开始的TVDMSRC_EN时间内使能D-线的VDM_SRC。从(D VDAT_REF)后 TVDPSRC_ON开始PD可以检查D-线的状态如果(D- VDAT_REF)(或者选择性的判断D- VLGC,参 考 3.2.4.1)这是PD判断是连接到了Charging Port上开始汲取IDEV_CHG大小的电流。为了进行二次检 测要求PD disable VDP_SRC and IDM_SNK使能VDM_SRC and IDP_SINK。使能VDM_SRC and IDP_SINK 时间TVDMSRC_ON后PD可以检查D的状态。因为CDP在D上没有电压源所以D VDAT_REF可以判断PD连接到了CDP上。如果PD在检测到VBUS时powered up则要求PD在 TSVLD_CON_PWD内建立连通。CDP会在检测到连通的TCON_IDPSNK_DIS内disable IDP_SINK 。 3.5 Ground Current and Noise Margins 接地电流及噪声容限 在USB2.0 spec. 图7-47中100mA的电流在USB线缆中的GND line上能产生25mV的压差。这就造成了Host 的GND和device的GND有25mV的压差。GND的电压差降低了信号和充电检测的噪声容限。 PD能从CDP汲取的最大电流值是IDEV_CHG.当PD本地的GND电平大于远端host GND电平达到最大允许值 VGND_OFFSET时在PD从CDP汲取电流大于ICFG_MAX的时候要求PD支持LS,FS,HS和Chirp。即边界条 件下对保证必须功能的要求 当Host和PD间GND的电压偏置达到最大值VGND_OFFSET max时要求PD和CDP要有大于USB2.0中标称 的共模的范围。 4. Charging Port and Portable Device Requirements 对充电端口和PD的要求 这一章介绍了如下的要求 CDP、ACA-DOCK、DCP、ACA、PD 4.1 Charging Port Requirements 对充电端口的要求 一下要求适用所有类型的充电端口包括CDP, ACA-Dock, DCP and ACA 4.1.1 Overshoot 正过冲 充电端口的输出电压在负载电流任一阶段的变化都不能超过VCHG_OVRSHT充电电流会根据不同的充 电阶段发生变化在充电端口上电或掉电的时候也不能超过这个值 4.1.2 Maximum Current 最大电流 在任何情况下充电端口的输出电流都不能超过ICDP的最大值 4.1.3 Detection Renegotiation 重新检测 DS port可以是SDPCDP或者DCP并可以在这几种端口之间切换。为了使PD重新启动充电检测流程 要求DS port 停止驱动VBUS允许VBUS电压降到 VBUS_LKG之下等待 TVBUS_REAPP 时间从新驱动 VBUS 4.1.4 Shutdown Operation 关断操作 如果PD汲取的电流超过了Charging Port能提供的范围此时Charging Port可以关断。关断类型包括: 关 断VBUS恒定电流限制反向电流限制 4.2 Charging Downstream Port 如下要求适用于CDP 4.2.1 Required Operating Range 需要的工作范围 CDP在输出电流小于 ICDP min 时输出电压范围应该保证在VCHG。VBUS上电压值是TVBUS_AVG时 间的平均值。当负载电流大于ICDP min,CDP可以关断。一旦关断则需要遵循Section 4.1.4的要求。 Figure 4-1是CDP负载曲线的几个例子。负载曲线在VCHG电压范围内要求横穿ICDP min。在电流小于ICDP min范围内负载曲线不能横穿VCHG min Figure 4-1 CDP Required Operating Range 4.2.2 Shutdown Operation 关断操作 如果CDP因为电流过载而关断当过载条件消失后CDP应该在TSHTDWN_REC内恢复并输出正常范围 的电压VCHG 4.2.3 Undershoot 负过冲 在负载电流小于ICDP min时负载电流的任一阶段的变化CDP的输出电压都应该保持在 VCHG_UNDSHT 4.2.4 Detection Signaling 信号检测 当远端PD没连通到CDP上时要求CDP实现两种行为方式中的一种。 第一种方式 在断开连接后的 TCP_VDM_EN内使能VDM_SRC然后在连接后的TCP_VDM_DIS时间内disable VDM_SRC。使用这种方式 的时候不要求CDP使能IDP_SINK或者和D比较电压值VDAT_REF. 第二种方式 比较D电压值和 VDAT_REF and VLGC的大小关系。当(VDAT_REF D VLGC),CDP使能VDM_SRC。当D VDAT_REF或D VLGC,CDP disable VDM_SRC.时序参考Section 3.4.2 4.2.5 Connector 连接器 CDP是一个Standard-A的母口连接到PD 4.3 ACA-Dock 如下的规定适用于ACA-DOCK的US PORT. 4.3.1 Required Operating Range 同CDP 4.3.2 Undershoot 负过冲 同CDP 4.3.3 Detection Signaling 信号检测 当PD连接到ACA-DOCK上时PD作为host的同时从VBUS汲取电流。这种情况类似于PD连接到ACA ACA的Accessory Port连接了一个外设的情况。为了通知PD它将作为host汲取电流ACA-DOCK和ACA都需要 通过电阻RID_A下拉ID PIN到GND。ACA-DOCK要以 ICDP 给PD供电但是ACA以 IDCP 给PD供电并且这 个电流必须共享给PD和 Accessory Port连接的任何设备。为了使PD能区分它连接到了一个ACA-DOCK上而 不是ACA上ACA-DOCK应该按如下要求在D-上使能VDM_SRC 1.如果 D/- 在Idle J态时间超过 TCP_VDM_ENACA-DOCK将使能VDM_SRC 2.在D/-上信号发生变化的TCP_VDM_DIS时间内ACA- DOCK将停止VDM_SRC 4.3.4 Connector 连接器 ACA-DOCK应该有一个Micro-A的公口用来连接PD的Micro-AB母口 4.4 Dedicated Charging Port DCP 以下内容是对DCP的要求 4.4.1 Required Operating Range 需要的工作范围 当DCP输出的电流小于IDCP min的情况下输出的电压应该在VCHG定义的范围内。VBUS的电压是在 TVBUS_AVG时间的平均值。当DCP的负载电流小于IDEV_CHG并且负载电压大于VDCP_SHTDOWN时 DCP应该保持工作不被关断。当负载电流大于IDEV_CHG或者负载电压小于VDCP_SHTDOWN时DCP可 以被关断。关断后遵循Section 4.1.4的要求。 Figure 4-2 是几个负载曲线的例子。DCP负载曲线要求穿过恒定电流线IDEV_CHG max,或者恒定电压线 VDCP_SHTDWN。DCP不允许在需要的工作范围内关断。 Figure 4-2 DCP Required Operating Range 4.4.2 Undershoot 负过冲 负载电流从IDCP_LOW to IDCP_MID,或者从IDCP_MID to IDCP_HI 任一阶段的变化DCP的负过冲电压 始终应该保持在VCHG_UNDSHT范围内。在负载阶段从low to mid后要求DCP在TDCP_LD_STP时间内负 载阶段从mid to hi也要符合这个要求。负过冲的持续时间要在TDCP_UNDSHT定义的范围内。 负载电流的变化如果从IDCP_LOW to IDCP_HI,DCP供给PD的负载电压可以drop TDCP_UNDSHT时间。这个 时间后DCP的输出电压应该在VCHG范围内负载电流应该小于IDCP min。 4.4.3 Detection Signaling 信号检测 DCP在D和D-间用RDCP_DAT短接DCP D/D- PIN上的漏电流应该小于或者等于两个连接到 VDAT_LKG 的RDAT_LKG电阻的漏电流。参考 Figure 3-6.D/- pins 和DCP GND之间的电容应该在 CDCP_PWR规定的范围内 4.4.4 Connector 一个DCP应该有一个Standard-A的母口或者有一个Micro-B公口的一体线 4.5 Accessory Charger Adapter 以下是对充电端口连接了DCP或CDP的ACA要求 4.5.1 Required Operating Range 要求的工作范围 对ACA的OTG Port要求的工作范围受以下因素的影响 1充电口上的设备 (DCP or CDP) 2从Accessory Port汲取的电流 3RACA_CHG_OTG 4VACA_OPR ACA OTG Port能提供给PD的电流的大小取决于Charger Port能提供电流的大小和连接在Accessory Port的设备汲取 的电流的大小。OTG端口能获得的电压值取决于充电端口的电压从OTG and Accessory Ports汲取的电 流的大小和RACA_CHG_OTG。只有在充电端口的电压在VACA_OPR范围时才能要求ACA正常工作 4.5.2 Undershoot 负过冲 充电端口连接DCP或CDP的ACA应该遵循和DCP一样负过冲要求。 4.5.3 Detection Signaling 信号检测 如spec中Section 6中描述的ACA应该把OTG端口的ID PIN下拉到GND下拉电阻可选值是RID_GND, RID_C, RID_B, RID_A, RID_FLOAT ACA中D/D- PIN应该是从OTG端口直连到the Accessory Port. 4.5.4 Connector ACA的OTG端口应该是一根Micro-A的一体线 4.6 Portable Device 以下部分是对PD的要求 4.6.1 Allowed Operating Range PD从充电端口汲取的最大电流不能超过IDEV_CHG。PD不能把充电端口的电压拉低到VDCP_SHTDWN max以下。Figure 4-3 是PD的正常工作范围。 4.6.2 Detection Signaling 所有的PD都应该实现以下的检测特征 1DCD timer (TDCD_TIMEOUT) 2Primary Detection 主要检测区分是DCP/CDP还是SDP类型的充电设备在Primary Detection时 比较D-和VDAT_REF 的大小 PD可以选择性的实现以下检测特征 1DCD, 使用 IDP_SRC 2在主要检测期间比较D-和VLGC的大小 3二次检测 4ACA 检测 4.6.3 Detection Renegotiation 重新检测 为了再次重新开始充电器的检测流程允许DS关断并从新使能VBUS上的供电。参考Section 4.1.3. 为了 检测到VBUS的掉电要求PD在VBUS关断时能对VBUS上的寄存的电荷快速的放电。要求在TVLD_VLKG时间 内使电压低于VBUS_LKG。 当PD连接到充电端口时允许PD断开并重复数次充电器的检测流程。在断开连 接到从新开始充电器检测流程之间要求PD最少等待TCP_VDM_EN max 时间。 4.6.4 Connector 能连接到ACA-DOCK或ACA的PD应该有一个的Micro-AB母口 6. Accessory Charger Adapter 6.1 前言 随着移动设备变得越来越小对外只留一个接口是大势所趋。如果这个仅有的接口是USB接口那就会面临 一个问题在PD已经连接其它设备的同时还需要给设备充电该怎么办。 举个例子用户在汽车里边把耳机连 接到了手机上但此时手机的电量很低了需要充电在充电的同时仍然可以继续使用耳机通话。如果手机只 有一个借口那么就不可能把耳机和充电器同时连到一个接口上。 另外还有这么一种情况设想有这么一种移动 设备只有一个接口但也可以作为掌上PC。当这样的PD放到ACA-DOCK上时它可以作为host连接各种各样的 外设比如hub, keyboard, mouse, printer等等。但是同时也可以被充电。 这章主要就是阐述一种方法一个USB 端口可以同时连接充电器和设备。这种方法是用了一种ACA的设备实现。如Figure 6-1。 Figure 6-1 Accessory Charger Adapter ACA 有如下的三个端口: ? OTG Port ? Accessory Port ? Charger Port OTG Port 有一根 Mircro-A公口的一 体线。只有OTG设备比如带有Micro-AB母口的设备能连接到这个OTG Port上。 连接到Accessory Port上的 外设能是用正常的USB信号和OTG设备通信。 Charger Port将ACA连接到一个Charger Port。Charger Port提供 的电量既可以供给OTG设备也可以供给外设。要求ACA把Charger Port仅仅标识为充电器因为ACA不支持 OTG Port和Charger Port的USB通信。 Charger Port 仅仅用来供电。同时也要求ACA提供一个指示用来显示什么 时候能给OTG and Accessory Ports供电。 有两种类型的ACA 1Micro ACA 2Standard ACA Micro ACA有一个Micro-AB 母口作为Accessory Port既能连接A-device也能连接B-device。Standard ACA 有一个Standard-A的母口作为Accessory Port只能连接B-device。 6.2 Micro ACA 6.2.1 Micro ACA Ports Figure 6-2 是Micro ACA的端口描述 Figure 6-2 Micro ACA Ports 能连接到Micro ACA的Accessory PortMicro-AB 母口的线缆类型包括 1Micro-A to Micro-B 2Micro-A to captive 3Micro-B to Standard-A 4Micro-B to Micro-A Micro ACA的Charger Port接口类型包括 1Micro-B 母口 2Standard-A公口的一体线 3连接charger的一体线 6.2.2 Micro ACA Connectivity Options Micro ACA连接方法 Table 6-1 是设备连接到Micro ACA端口的各种组合。 Table 6-1 Micro ACA Connectivity Options ACA不能通过充电端口进行数据通信。仅仅允许从充电端口充电。当SDP或OTG设备连接到Charger Port 时不能通过Charger Port从SDP或OTG设备汲取电流。 在OTG device和B-device 都从Charger Port充电的 情况不必支持SRP因为VBUS在OTG Port and Accessory Port已经都存在了。 要求OTG device限制从 ACA汲取的电流因为要求保证VBUS_OTG的电平始终大于VACA_OPR min汲取电流过大可能将 VBUS_OTG拉低至VACA_OPR min以下。 6.2.3 Micro ACA Architecture Micro ACA结构 Figure 6-3 是Micro ACA的结构 Figure 6-3 Micro ACA Architecture Accessory Switch控制VBUS_OTG 和 VBUS_ACC之间的电流通断。Charger Switch控制VBUS_CHG 和 VBUS_OTG之间的电流通断。 Adapter Controller有如下的功能: 1读ID_ACC pin的状态(grounded or floating) 2在ID_OTG pin上使能一种状态, (RID_GND, RID_A, RID_B, RID_C or RID_FLOAT) 3使用DP_CHG and DN_CHG pins 检测Charger Port是否连接到了充电器上 4读取 VBUS_ACC pin上的电压 5控制 Charger 和 Accessory Switches 6.2.4 Micro ACA Modes of Operation Micro ACA的工作模式 Micro ACA的工作模式见Table 6-2, 这个表假设OTG Port连接的总是OTG device。 Table 6-2 Micro ACA Modes of Operation 备注 1) Open是指switch的高阻态即不导通。 Closed 是指switch低阻态即导通。 在第5行和第7行充电器连接到了Micro ACA Charger PortAccessory Port没连接设备或者连接到 Accessory Port的A-device并没驱动VBUS。 ACA使能ID PIN上的 RID_B 电阻向 OTG device表明ACA可 以对它充电并允许OTG device发起SRP请求。OTG device不能建立连通这意味着OTG device要保持 DP_OTG在低电平。这是因为如果连接到Accessory Port的 A-device如果没有驱动VBUS根据USB spec规定数据线要保持在低电平。 PS Micro ACA的Accessory Port连接A-device在什么情况下才能和OTG-Port的B-device建立连通 参见第3,4行。 第8行充电器连接到了Micro ACA的Charger Port Accessory Port上连接了使能VBUS的A-device。 ACA使能ID PIN上的电阻RID_C向OTG Port上的OTG B-device表明ACA可以对它充电并且可以建立连 通。但是OTG Port的OTG B-device不能发起SRP因为A-device已经使能了VBUS (PS:这个解释没看明 白Accessory switch open怎么发起SRP答这里的SRP是指OTG Port上的B-Device对Charger Port 上的充电器发起的). 第6行充电器连接到了Micro ACA的Charger PortB-device连接到了Accessory Port。ACA使能ID PIN上 的电阻RID_A向OTG Port上的OTG device表明ACA可以对它充电并且表示OTG Port上的OTG device作 为host。 6.2.5 Implications of not Supporting Micro ACA Detection 不支持Micro ACA检测的影响 OTG的附录仅仅定义了ID PIN的 floating悬空 and ground 状态。floating state定义是ID PIN的对地电 阻大于1Mground state的定义是ID PIN的对地电阻小于10Ω。因为RID_A, RID_B and RID_C的阻值是介于悬 空和接地电状态的阻值之间所以一个不支持ACA检测的OTG device有可能把ACA的阻值判断为floating。
