一张图看懂Battery Charging Specification 1.2(BC1.2)USB充电协议

一张图看懂Battery Charging Specification 1.2(BC1.2)USB充电协议
作者：AirCity 2019.11.2
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1 简介

如果你做过基带工程师，肯定分析过那些不充电的客退手机。如果你发现充电电流只有100mA，2mA等，建议你先看看USB IF的Battery Charging Specification 1.2版本。这是任何手机充电必先经历的第一个捂手协议（某些定制协议的充电器除外）。本文用一张图告诉你整个协议的精髓，能解决你遇到的大部分疑问。

本文仅介绍BC1.2的精髓判断逻辑，针对每一步判断，没有详细展开。网上有这个协议的中文翻译，已经被大量转载，我就不再写了。
如果你想知道实测波形是怎样，请看我的另一篇文章《Battery Charging Specification(BC1.2)实测波形》。

2 充电器识别过程（精髓）

下图是手机插入充电器后发生，一系列的决策逻辑流程，只需要看蓝色字体，其他颜色字体所述逻辑不常见。

• 1 检测Vbus。PD（Portable Device，如手机）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。这个参考值叫VOTG_SESS_VLD，他是一个范围，最小0.8V，最大4V。仔细观察USB A头里面，Vbus和GND的两个PIN是最长的，目的就是要先接触，Vbus线上电。

• 2 PD启动定时器，这个时间是TDCD_TIMEOUT=300~ 900ms。在这个时间内，如果PD不支持DCD（Data Contact Detect，数据连通性检测），超时后将开始下一步。如果支持，PD在D+线上施加电流IDP_SRC（7~ 3uA），如果PD连接的是SDP，SDP在D+线上有一个下拉电阻RDP_DOWN（14.25~ 24.8Kohm），此时D+电压为99.75mV~322.4mV，只要PD在D+上检测到的电压小于VLGC_LWO（0.8V），且维持TDCD_DBNC（10ms），DCD就检测成功，开始进入下一步。如果PD插入了其他类型的设备，PD将在D+检测不到电压小于VLGC_LWO的情况，那么将一直等到TDCD_TIMEOUT超时。只有PD连接的是SDP（普通USB口）或者CDP（充电能力强的USB口）的时候，DCD才有用，因为DCD时间段，DCD成功后，立即进入了下一步，而不用等待TDCD_TIMEOUT超时。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。

• 3 Primary detection，首次检测。PD在D+上施加电压 VDP_SRC（D+ Source Voltage 0.5~0.7v），然后PD开始检测D-上的电压。只看蓝色字体，逻辑分为两种可能。

  • 3.1 第一种可能：PD在D-上检测到的电压小于VDAT_REF（Data Detect Voltage 0.25~0.4 v），这个时候说明PD连接到了一个普通的USB口（电脑的USB口）

  • 3.2 第二种可能：PD在D-上检测到的电压大于VDAT_REF（Data Detect Voltage 0.25~0.4 v），说明PD连接到了DCP（充电头，首次检测期间，控制IC会把D+D-短路）或者CDP（充电能力强的USB口，首次检测期间，控制IC会把D+D-短路）。此时又会出现两种情况：

    • 3.2.1 PD立即开始枚举，建立连接。通过配置决定充电电流大小。这种情况比较少。

    • 3.2.2 PD开始做二次检测，PD在D-上施加电压VDM_SRC（0.5~0.7v），然后检测D+上的电压：

      • 3.2.2.1 如果D+大于VDAT_REF（Data Detect Voltage 0.25~0.4 v），则认为是连接的是DCP。DCP是专用充电头，这种充电头内部的IC会再首次和二次检测的时候，短路D+D-。低端仅支持BC1.2的充电头，其内部直接用电阻短路了D+D-。

      • 3.2.2.2 如果D+小于VDAT_REF（Data Detect Voltage 0.25~0.4 v），则认为是连接了CDP。充电能力强的USB口CDP，在首次检测的时候会短路D+D-，但是在完成首次检测后，就断开D+D-。

3 常见的异常情况

3.1 十分缓慢的插入USB A口

当PD的Vbus线接触DCP的Vbus后，USB A口仍然非常缓慢的在插入，PD在做完首次检测后，USB的D+ D-线才接触。PD会认为连接到了SDP端口，之后进行枚举，但又枚举不成功，这种情况PD只能汲取ISUSP（2.5mA）。

3.2 数据PIN断开

如果数据线的D+或者D-线断了，插入了任何一种类型的充电口，会在首次检测是，认为检测到了SDP，之后出现枚举不成功，PD只能汲取ISUSP（2.5mA）。

3.3 D+或者D-与GND短路

如果数据线的D+或者D-线对GND短路，插入了任何一种类型的充电口，会在首次检测时，认为检测到了SDP，之后出现枚举不成功，PD只能汲取ISUSP（2.5mA）。

3.4 D+和Vbus短路了

如果插入的是SDP，会在首次检测时，认为检测到了SDP，之后出现枚举不成功，PD只能汲取ISUSP（2.5mA）。
如果插入的是CDP或者DCP，在首次检测时，PD检测到D-上电压大于VLGC，PD认为不在充电口上，只能是在SDP上，此时汲取ISUSP（2.5mA）。

3.5 D-和Vbus短路了

如果插入的是SDP，会在首次检测时，PD检测到D-上电压大于VLGC，PD认为不在充电口上，只能是在SDP上，此时汲取ISUSP（2.5mA）。
如果插入的是CDP或者DCP，在首次检测时，PD检测到D-上电压大于VLGC，PD认为不在充电口上，只能是在SDP上，此时汲取ISUSP（2.5mA）。

3.6 PD的电池电压过低

PD会自动强制汲取IUNIT=100mA，一直到PD电池电压正常。低电压时，PD还会有别的算法，不只是一个简单的100mA。

4 常见的USB接口

我们最常用的是Type-A和Micro-B