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Battery Charging Specification 1.2 中文详解

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 

                        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 suspend时最大汲取电流2.5mA；

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

                      （3）bus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

                     （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Accessary。 PS:根据Micro-ACA的

             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

           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 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。

     1.6 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 – 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configure

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