快充越来越热,致远电子发布USB-PD快充测试方案

USB-PD(Power Delivery)是基于USB Type-C的供电标准，最大功率可达100W。虽然USB-PD快充越来越热，但行业内并没有针对快充的测试工具，ZLG致远电子正式发布USB-PD测试方案，并提供免费上门测试!

1、USB Type-C简介

Type-C是USB接口的一种形式，不分正反两面均可插入，支持USB标准的充电、数据传输、视频传输、音频传输、显示输出等功能。支持USB-PD后则可实现高达100W的电源供电。本文涉及的USB-PD就是通过Type-C的“配置通道引脚CC”(图1)进行通讯的。

图1 Type-C 接口及插座引脚功能定义

2、USB-PD简介

USB标准的充电功率都比较小，当USB主机和设备都支持USB-PD时，则最大功率可达20V@5A(表1)。

表1 USB供电标准

USB-PD物理层使用单线通讯(Type-C配置通道CC)，为了增强抗干扰能力并均衡直流分量，发送协议数据时，物理层先使用4b/5b编码对数据进行转换，再使用双相标记编码(BMC)对数据流进行二次转换，最终将信号输出到CC线上。

接收的过程和发送的过程相反，具体过程如图2所示。发送者或接收者通常为USB PD控制器或微处理器。对USB-PD协议进行分析时，只能通过CC线上传输的信号，其分析过程其实就类似于接收者的行为。

图2 USB-PD通讯流程

3、目前USB-PD的分析方式

由于USB-PD在2017年陆续爆发，但行业内并没有相关的测试分析工具。目前工程师在分析USB-PD的时候需要手动的将整个通讯过程波形全部打印出来，通过暴力分析，再对照协议进行反向译码，过程非常痛苦!下图为致远电子推广团队拜访某公司时看到的分析方法。

图3 USB-PD打印分析现场实拍

使用常规示波器要通过以下方法进行分析(图4)： BMC解码、5b4b转换，进而得到通讯的原始数据，最终查阅USB PD规范解析出“Good CRC”信息帧(USB PD通讯中的握手命令)，这其中包含多少艰辛和无奈。

图4 USB-PD人工分析法

4、目前致远电子提供的USB PD分析方式

·  将示波器探头接在Type-C的CC线上;

·  利用深存储将上电过程几秒钟的数据全部采样;

·  然后开启USB-PD协议解码插件，分析在几秒内即可完成。

5、USB-PD分析效果演示

图5所示为USB PD充电器上电后与设备的通讯波形，从图5中的事件列表中，可以直观的看出该充电器可以提供5V@3A、9V@3A和15V@3A几种供电能力，充电器最大能输出功率45W。

图5 ZDS4054 Plus USB-PD协议分析

6、USB-PD分析内部过程分析

图6以“Accept”帧为例描述示波器内部分析的四个流程。

① 对CC线上的信号进行BMC解码(跳变为逻辑“1”，不跳变为逻辑“0”)得到比特流;

② 将比特率合并为5B编码;

③ 将5B编码转换为4B编码，得到半字节(十六进制)的原始协议数据;

④ 根据USB PD协议将原始数据进行解析，翻译为容易理解的明文(可导出网页报表或CSV文件)。

图6 USB-PD解码流程分析