Battery Charging Specification
Revision 1.2
December 7, 2010
转自:http://blog.csdn.net/liglei
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.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.
• OTG and Embedded Host Supplement, Revision 2.0
• USB 2.0 Specification
• USB 3.0 Specification
包含了规范中一些术语的定义
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
涉计ACA的术语:
• ACA-A An ACA with ID resistance of RID_A(ACA ID pull-down, OTG device as A-device RID_A 122 126 kΩ 6.2.4 Note 1,2,4 )
• ACA-B An ACA with ID resistance of RID_B(ACA ID pull-down, OTG device as B-device, can’t connect RID_B Note 1,2,4 67 69 kΩ 6.2.4)
• ACA-C An ACA with ID resistance of RID_C(ACA ID pull-down, OTG device as B-device, can connect RID_C Note 1,2,4 36 37 kΩ 6.2.4)
PS:这是啥意思呢?就是说PD ID连接ACA ID。 在ACA里,ID上有个下拉到GND的电阻,就是RID_x了。详细参考Section 6.
那RID_A,RID_B,RID_C,Floating,GND又都代表什么意思呢?参考 Figure 6-4就能看的明白,就是ACA根据类型(ACA-Dock OR ACA)和 charger port、Accessory Port连接设备的不同而处在不同工作模式的一种指示,由ACA的Adapter Controller设置,PD会通过检测连接ACA的ID_OTG PIN的下拉电阻值进行识别ACA。
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。
”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?
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。
充电口的类型分为DCP,CDP,ACA-DOCK,ACA
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。
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
这个spec.中有两种DS,一种是SDP,另外一种是CDP(Charging Downstream Port)
指ACA的accessory port是Micro-AB的母口
是能装在兜儿里的USB设备?就是移动设备。
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。
指ACA的accessory port是 Standard-A的母口
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:
这里就是指DCP,比如wall adapter或car power adapter
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。
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:
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
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
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
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:
PD要求响应host发来的任何令牌,以NAK或有效的USB response
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。
保持连接降低充电电流到ISUSP,或断开连接使用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
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。
Figure 3-1是几个实例,PD连接到SDP或Charging Port:
Figure 3-1 System Overview
本节简要的介绍了充电检测的硬件电路
Figure 3-2是PD中的充电检测的硬件电路
Figure 3-2 Charger Detection Hardware
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。
3.2.3.1 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。
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
3.2.3.2 Problem Description
Figure 3-2 Data Pin Offset
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:
如果没有设备连接到PD上时,D+线保持在高电平。 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 High2.0~3.6 V)。
3.2.3.4 Data Contact Detect, Standard Downstream Port SDP的DCD
Figure 3-5 Data Contact Detect, Standard Downstream Port
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)。
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
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。
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
Figure 3-8 Primary Detection, SDP
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
Figure 3-9 Primary Detection, ACA-Dock
ACA-DOCK简介:
ACA-DOCK是一个扩展坞,有一个US port连接PD,给PD提供 ICDP的充电电流;没有或有多个DS port。
ACA: ACA-DOCK上电后,如果US port没连接PD,则US port各个pin的状态需要偏置到特定的状态:
• VBUS VCHG(Charging Port Output Voltage 4.75~5.25 V)
• D+ VDP_UP(D+ pull-up Voltage 3.0~3.6 V)
• D- VDM_SRC(D- Source Voltage 0.5~0.7 V)
• ID RID_A(ACA ID pull-down, OTG device as A-device 122~126 kΩ)
• GND GND
VBUS= VCHG: 因为ACA-DOCK准备好给PD供电
D+通过 RDP_UP (D+ Pull-up resistance 900~1575Ω)上拉到 VDP_UP (D+ pull-up Voltage 3.0~3.6V):因为VBUS>VOTG_SESS_VLD (OTG Session Valid Voltage 0.8~4v)
ACA: D+/D-状态变化对ACA-DOCK操作VDM_SRC的要求
每当D+/D-在inactive(idle J state)超过 TCP_VDM_EN(Time for Charging Port to assert VDM_SRC on D- max=200ms ),时,ACA-DOCK要enable VDM_SRC。ACA-DOCK 必需在D+/D-线上有活动的TCP_VDM_DIS (Time for Charging Port to remove VDM_SRC on D- max=10ms)内disable VDM_SRC
ACA: 上电掉电后ACA-DOCK对ID PIN的操作
ACA-DOCK要求在上电后连接PD的ID PIN到 RID_A,掉电后连接RID_FLOAT(min=220kΩ)
当支持ACA的PD检测到以下条件,就能确定连接了一个ACA-DOCK
• VBUS > VOTG_SESS_VLD
• D+ at VLGC_HI
• VDAT_REF < D- < VLGC
• ID at RID_A
VDAT_REF( Data Detect Voltage 0.25~0.4v)
PD: 连接到ACA-DOCK的PD要求比较D-和 VLGC
(Logic Threshold 0.8~2.0 V )。如果PD连接到了带有LS设备(Low speed设备D-线接1.5k/3.3v上拉电阻)的ACA上,PD的ID PIN会被ACA的RID_A 拉低,并且D-电压在 VLGC_HI(Logic High 2.0~3.6 V)而不是VDM_SRC((D- Source Voltage 0.5~0.7 V))。
为了区分(连接了LS设备的ACA(D-=3.3v>VLGC))和ACA-DOCK(VDAT_REF < D- < VLGC),要求PD比较D-的电压值与 VLGC的关系。
PD: PD的对VDP_SRC的控制
当ACA-DOCK通过 RDP_UP 上拉D+到 VDP_UP时,PD的VDP_SRC要使D+保持在高电平状态。因为这样ACA-DOCK就检测不到D+上的电平变化,这样就不会在PD完成 Primary Detection前,因为检测到D+上的电平变化而提前关闭 VDM_SRC 。
3.2.4.5 Primary Detection, Micro ACA
Figure 3-10展示了支持ACA检测的PD连接到一个Micro-ACA时的工作方式
Figure 3-10 Primary Detection, ACA
当 VBUS>VOTG_SESS_VLD 时,支持ACA检测的PD必须监控ID PIN的电阻变化,当ID PIN的电阻是RID_B or RID_C时,PD认为连接到了ACA。
如果ID的电阻是RID_A,那么PD可能连接到了带有B-Device的ACA或者连接到了ACA-DOCK.此时PD需要通过检测D-的电平范围来判断连接到了那种类型:
• D- < VDAT_REF ACA with FS B-device on Accessory Port
• VDAT_REF < D- < VLGC ACA-Dock
• VLGC < D- ACA with LS B-device on Accessory Port
PD应该在连接后连通前,像Good Battery Algorithm描述的那样,检测如上的D-的电平范围。
Primary Detection之后,支持ACA检测的PD应该继续监测ID PIN,如果ID PIN 的电阻发生变化,PD应该按Section 6.2.7定义的状态机作出响应。
要求ACA通过DP_CHG and DN_CHG线实现一种主要检测,来判断ACA的Charger Port是否连接到了充电器。详细描述参考Section 6.2.6.
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。如果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:
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在二次检测期间,不需要比较D+和 VLGC
VDM_SRC(D- Source Voltage 0.5~0.7V)
IDP_SINK(D+ Sink Current 25~175μA)
VDAT_REF(Data Detect Voltage 0.25~0.4V)
VDP_SRC(D+ Source Voltage 0.5~0.7V)
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)
IDEV_CHG(Allowed PD Current Draw from Charging Port max=1.5A)
VLGC(Logic Threshold 0.8~2.0V)
Figure 3-13 shows how ACA Detection works when a PD is attached to a Micro ACA.
PD的ACA检测机制使PD能获知连接到了ACA上,并且检测ACA的Accessory Port连接了什么类型的设备。参考Section 6 ACA的介绍。
PD对ACA的支持并不是必须的。只有带有Micro-AB母口的PD才能支持ACA检测,因为ACA的OTG Port是一个Micro-A公口的一体线。
支持ACA检测的PD要求按Section 3.3.2的Good Battery Algorithm实现
Figure 3-13 展示了连接到Micro ACA的PD在ACA检测时的方式
Figure 3-13 ACA Detection
PD通过检测ID的阻抗判断是否连接到了ACA。PD在ACA的判断过程中,会检测到五种不同的阻抗,分别是:RID_GND, RID_C, RID_B, RID_A and RID_FLOAT.在VBUS有效的整个过程中,PD都将监控ID PIN的阻抗变化,根据Section 6.2.7的状态作出机响应。
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
Figure 3-14 Weak Battery Algorithm
Figure 3-15 是带有Good Battery的PD需要遵守的的充电检测算法。
Figure 3-15 Good Battery Algorithm
为了开始DCD检测,PD使能IDP_SRC,并且使能IDM_SINK or RDM_DWN。当PD检测到D+线的低电平时间超过TDCD_DBNC,PD就判断Data PIN已经连接上了。
Figure 3-16 是从DCD检测开始到判断Data PIN连接的时序。
Figure 3-16 DCD Timing, Contact After Start
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
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。
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。
这一章介绍了如下的要求:
一下要求适用所有类型的充电端口,包括CDP, ACA-Dock, DCP and ACA。
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。
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。
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:
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:
有多个充电端口的充电器,每个充电端口应该保证在自己允许工作条件下,不用管其它端口。
如下要求适用于CDP
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
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
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
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。
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.
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
CDP是一个Standard-A的母口,连接到PD。
如下的规定适用于ACA-DOCK的US PORT.
同CDP
同CDP
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
ACA-DOCK应该有一个Micro-A的公口,用来连接PD的Micro-AB母口。
以下内容是对DCP的要求
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
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。
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
以下是对充电端口连接了DCP或CDP的ACA要求。
对ACA的OTG Port要求的工作范围受以下因素的影响:
• 充电口上的设备 (DCP or CDP)
• 从Accessory Port汲取的电流
• RACA_CHG_OTG
• 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。
充电端口连接DCP或CDP的ACA应该遵循和DCP一样负过冲要求。
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.
ACA的OTG端口应该是一根Micro-A的一体线。
以下部分是对PD的要求
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。
Figure 4-3 Portable Device Allowed Operating Range
备注:
1) 根据USB 2.0 7.2.2,VBUS的电压可以从US port的4.75V下降到DS port的4.5V。 允许的0.25V的压降是因为线缆和连接器的阻抗产生的。
所有的PD都应该实现以下的检测特征:
• DCD timer (TDCD_TIMEOUT)
• Primary Detection 主要检测
o 区分是DCP/CDP还是SDP类型的充电设备
o 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:
• DCD, 使用 IDP_SRC
• 在主要检测期间比较D-和VLGC的大小
• 二次检测
• ACA 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,。
能连接到ACA-DOCK或ACA的PD应该有一个的Micro-AB母口
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
• Micro ACA
• 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。
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:
• Micro-A to Micro-B
• Micro-A to captive
• Micro-B to Standard-A
• Micro-B to Micro-A
Micro ACA的Charger Port接口类型包括:
• Micro-B 母口
• Standard-A公口的一体线
• 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
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。
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:
• 读ID_ACC pin的状态(grounded or floating)
• 在ID_OTG pin上使能一种状态, (RID_GND, RID_A, RID_B, RID_C or RID_FLOAT)
• 使用DP_CHG and DN_CHG pins 检测Charger Port是否连接到了充电器上
• 读取 VBUS_ACC pin上的电压
• 控制 Charger 和 Accessory Switches
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。
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 state,也可能判断为ground state。
如果一个OTG device设备把RID_A 识别为 floating,就会:
• 不知道什么时候从VBUS汲取IDEV_CHG的电流
• 将被默认作为peripheral而不是host
如果一个OTG device设备把RID_B 识别为ground,就会:
• 在ACA连通Charger Switch驱动VBUS_OTG 的同时,OTG device也将做为host试图驱动VBUS_OTG
• 本来应该默认作为peripheral,但是却默认做为host
如果一个OTG device设备把RID_B 识别为floating,就会:
• 不知道什么时候能从VBUS汲取高达IDEV_CHG的电流
• 不知道什么时候发起SRP
• 就会默认自己是B-device连接到了host,可能被要求建立连通,检测到VBUS后OTG device会使能D+/D-上的15K上拉电阻,这就违反了USBUSB back-drive voltage规范。如果检测到的是RID_B,则不会使能D+/D-上的15K上拉电阻建立连通。
如果一个OTG device设备把RID_C 识别为ground,就会:
• 在ACA连通Charger Switch驱动VBUS_OTG 的同时,OTG device也将做为host试图驱动VBUS_OTG
• 本来应该默认作为peripheral,但是却默认做为host
如果一个OTG device设备把RID_C 识别为floating,就会:
• 不知道什么时候能从VBUS汲取高达IDEV_CHG的电流S
Figure 6-4 是PD连接到 SDP, CDP, DCP, Micro ACA, ACA-Dock or B-device上时的状态机.
Figure 6-4 Portable Device State Diagram
每个圆环表示PD的一种状态。每个圆环里的第一行是状态编号。
Figure 6-5 是Standard ACA的端口示意图.
Figure 6-5 Standard ACA Ports
有如下的几种类型的线缆可以连接Standard ACA的 Accessory Port到一个Accessory:
• Standard-A to Micro-B
• Standard-A to Standard-B
• Standard-A to captive(比如键盘)
Standard ACA 的Charger Port可以通过一以下的几种机械接口连接:
• Micro-B receptacle
• Captive cable terminating in a Standard-A plug(Standard-A公口的ACA一体线)
• Captive cable terminating in a charger(连接charger的ACA一体线)
由此可知,并不能通过带有Micro-B公口的charger一体线连接Standard ACA 的Charger Port,估计没有这种线。
Table 6-3 Standard ACA Connectivity Options
ACA不能通过Charger Port进行数据通信。ACA的Charger Port连接充电器时才能充电。当SDP或OTG设备连接到Charger Port时,不允许通过ACA的Charger Port充电。
在OTG device and a B-device都从ACA的Charger Port充电的情况,不需要支持SRP,因为VBUS在OTG Port and Accessory Port都已经被驱动了。
要求限制OTG device从ACA的OTG Port汲取的电流大小,这样是为了保证(VBUS_OTG > VACA_OPR).OTG device如果汲取电流过大,造成充电器过载,会拉低VBUS_OTG。
Figure 6-6 是Standard ACA的结构。
Figure 6-6 Standard ACA Architecture
Charger Switch控制电流从VBUS_CHG流向VBUS_OTG。注意,和Micro ACA不同的是,Standard ACA没有Accessory Switch。
要求 Standard ACA在VBUS_OTG or VBUS_ACC PIN上连接CSACA_VBUS大小的电容,原因如下。
因为Standard ACA的Accessory Port使用了Standard-A母口,所以Accessory Port没有ID PIN。因此,Standard ACA不能检测到什么时候设备插到 Accessory Port,因此,也无法通知OTG Device这个连接事件。如果一个充电器连接到 ACA的Charger Port上,这时候accessory就能建立连接,OTG device就能检测到连接事件。如果ACA Charger Port没连接充电器,那OTG Device或者停止驱动VBUS,或者这做ADP。为了是ADP正常进行,VBUS_OTG and VBUS_ACC PIN上的等效电容要在 CSACA_VBUS范围内
Adapter Controller有以下几个作用:
Table 6-4是Standard ACA的工作模式, 在下面做了具体的解释. 这个表假设ACA的OTG Port上一直连着OTG Device。
Table 6-4 Standard 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。
当PD连接到Standard ACA时,ID_OTG PIN的状态是RID_GND or at RID_A之一。并且PD一直作为A-device。
6.3.4 Implications of not Supporting Standard ACA Detection 不支持Standard 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 state,也可能判断为ground state。
如果一个OTG device设备把RID_A 识别为 floating,就会:
• 不知道什么时候从VBUS汲取IDEV_CHG的电流
• 将被默认作为peripheral而不是host