USB充电规范——BC1.2 中文详解

  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 

        PD（portable 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：

          （1）bus在suspend(挂起)时，最大汲取电流2.5mA；

          （2）bus没suspend(挂起)并且未被配置时，最大汲取电流100mA；

          （3）bus没suspend(挂起)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

          （1）OTG and Embedded Host Supplement, Revision 2.0

          （2）USB 2.0 Specification 

          （3）USB 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Accessory。

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_SRC（D- 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-Device，Accessary 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_REF（Data Detect Voltage 0.25V~0.4V）< VDP < VLGC(Logic Threshold 0.8V~2V)后，会在D-线上输出VDM_SRC（0.5v~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(Standard Downstream Port)，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VCHG（4.75v~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）或挂起(suspend)时，从SDP汲取小于2.5mA的电流；联通未配置且没有挂起(suspend)时，从SDP汲取小于100mA的电流；配置且没有挂起(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 ISUSP（2.5mA）的电流时,要求PD驱动D+到VDP_SRC（0.5v~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。

 1.5  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。

1.6 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ISUSP（2.5mA）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-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ISUSP（2.5mA）；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

          （1）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。

          （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_MAX=500mA）,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_FNCTN（Attach 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_FNCTN（max=15min内）达到Weak Battery Threshold，PD需要提供完整的USB功能PD需从在连接SDP后的TDBP_INFORM（max=1min）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

     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_VLD（OTG 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_TIMEOUT（DCD 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_PWD（1s）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 max（900ms）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 ISUSP（2.5mA）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 min=10ms）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_SRC（7uA）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_HI（Logic 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_SRC（13uA）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 Detection，3.2.4 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

1.      
2.    打开 VDP_SRC （D+ Source Voltage 0.5~0.7v）and IDM_SINK（D- Sink Current 25~175 μA）.D+和D-通过RDCP_DAT（Dedicated Charging Port resistance across D+/- max=200Ω）短接，PD检测D-的电压是否达到VDP_SRC（D+ Source Voltage 0.5~0.7v）.PD在D-上的电压比较器比较D-电压和VDAT_REF（Data 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.
3.       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_CHG（Allowed PD Current Draw from Charging Port max=1.5A）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。
4.        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_EN（Time for Charging Port to assert VDM_SRC on D- max=200ms）时间内，使能VDM_SRC（ D- Source Voltage 0.5~0.7V）；在连接PD的TCP_VDM_DIS（Time for Charging Port to remove VDM_SRC on D- max=10ms）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。

1.         第二种方式CDP将比较D+电压与VDAT_REF and VLGC，当（VDAT_REF<D+<VLGC）,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_REF<D-<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.        3.2.4.3 Primary Detection, SDP
4.           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_PWD（Session valid to connect time for powered up peripheral max=1s）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_SRC（D- Source Voltage 0.5~0.7V） VDP_SRC（D+ Source Voltage 0.5~0.7V） IDP_SINK
•      （D+ Sink Current 25~175μA） VDAT_REF（Data Detect Voltage 0.25~0.4V） RDCP_DAT（Dedicated
•        Charging Port resistance across D+/-max=200Ω） RDP_UP（D+ Pull-up resistance 900~1575 Ω）
•         VDP_UP（D+ 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(D+>VDAT_REF)这种情况。PD一旦检测到(VBUS>VOTG_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SDP，CDP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_EN，ACA-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

                 （3）RACA_CHG_OTG

                 （4）VACA_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：

             （1）DCD timer (TDCD_TIMEOUT)

             （2）Primary 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： 

             （1）DCD, 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

             （4）ACA 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：

            （1）Micro ACA

            （2）Standard 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 Port（Micro-AB 母口）的线缆类型包括：

                （1）Micro-A to Micro-B

                （2）Micro-A to captive

                （3）Micro-B to Standard-A

                （4）Micro-B to Micro-A

                  Micro ACA的Charger Port接口类型包括：

                （1）Micro-B 母口

                （2）Standard-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 Port，Accessory 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 Port，B-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1M，ground 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。