六、USB PD协议层之数据消息

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数据消息应由消息头组成，后面跟着一个或多个数据对象。数据消息很容易识别，因为消息头中的Number of Data Objects字段为非零值。
有许多类型的数据对象用于组成数据消息。例如：

• 电源数据对象（PDO），用于公开Source端口的电源功能或Sink的电源要求。
• 汇聚端口用于协商合同的请求数据对象（RDO）。
• 用于传达供应商特定信息的供应商定义数据对象（VDO）。
• 用于PHY层合规性测试的BIST数据对象（BDO）。
• 电池状态数据对象（BSDO），用于传达电池状态信息。
• 警报数据对象（ADO），用于指示源或接收器上发生的事件。

1、Capabilities Message

能力消息（Source_Capabilities Message or Sink_Capabilities Message）应至少有一个vSafe5V的电源数据对象（PDO）。能力消息还应包含发送端口的信息，然后最多包含6个额外的电源数据对象。功能消息中的电源数据对象应按以下顺序发送：

1. vSafe5V固定电源对象应始终是第一个对象。
2. 剩余的固定电源对象（如果存在）应按电压顺序发送；从最低到最高。
3. 电池供电对象（如果存在）应按照最低电压顺序发送；从最低到最高。
4. 可变电源（非电池）对象（如果存在）应按最低电压顺序发送；从最低到最高。
5. SPR可调电压电源对象（如果存在）应发送。
6. 可编程电源对象（如果存在）应按照从最低到最高的最大电压顺序发送。

1. 固定电源用于公开调节良好的固定电压电源。
2. 可变电源用于公开调节非常差的电源。
3. 电池用于公开可直接连接到VBUS的电池。

有三种类型的增强功率数据对象：

1. SPR可编程电源用于公开电源，其输出电压可在公布电压范围内进行编程调整，并由电源限制为可编程电流限制。
2. SPR和EPR可调电压电源用于公开电源，其输出电压可以在公布电压范围内进行调整，但在其他方面等同于固定电压电源（AVS不支持可编程电流限制）。

电源数据对象还用于公开可能使用的其他功能，例如在电源角色交换的情况下。
电源应发送一个或多个电源数据对象的列表，以传达其功能。然后，Sink可以通过返回包含功率数据对象索引的请求数据对象来请求这些能力中的一个，以协商双方同意的合同。
如果PDO中给出了最大和最小电压和电流值，则应将其视为绝对值。
Source和Sink不应协商允许电流超过其插座或连接插头支持的最大电流的功率水平（见[USB Type-C 2.3]）。电源应将其提供的功能限制为其插座和连接插头所支持的最大电压。Sink只能从Source提供的任何功能中提出请求。
Source通过发送Source_capabilities消息来公开其电源能力。Sink通过发送信宿能力消息来公开其功率需求。两者都由几个32位电源数据对象（Power Data Object）组成

当B31…B30是11b时，通过将功率数据对象字段从2位扩展到4位，增强功率数据对象（APDO）被定义为允许支持四种以上的PDO类型。通用APDO结构如下表。

2、Capabilities Message的使用

2.1、被Source使用

• 通过Source端口从PE_SRC_Ready状态向该端口供电的能力发生变化。
• 通过Source端口或双角色电源（DRP）端口响应Get_Source_Cap消息。
• 当多端口系统中的可用电源发生变化时，即使该端口的源功能没有改变，也可以选择由PE_SRC_Ready状态的源端口执行。

2.2、被Sink使用

2.3、被DRP设备使用

双角色电源设备在以源角色操作时发送Source_Capabilities消息，作为广播端口功能的一部分。双角色电源设备发送Source_Capabilities消息以响应Get_Source_CapMessage，而不管其当前的操作角色如何。类似地，双角色电源设备发送Sink_Capabilities消息以响应Get_Sink_Cap消息，而不管它们当前的操作角色如何。

3、Source_capabilities Message

• Sink请求PPS APDO以外的其他内容。
• 存在权力角色交换（PR_Swap）。
• 存在硬重置（Hard_Reset）。

• 接收带有固定、可变或电池RDO的请求消息。
• 存在权力角色交换。
• 存在硬重置。

3.1、电力储备管理

3.2、固定电源数据对象

3.2.1、Dual-Role Power

当端口具有双重角色电源功能时，即支持PR_Swap消息时，应设置双重角色电源位。这是一种静态功能，对于给定的设备，无论设备当前的电源角色如何，都应保持固定。如果Source _ Capabilities Message中的Dual Role Power位设置为1，则Sink_ Capabibility Message中的双重角色功率位也应设置为1。如果Source _ Capabilities Message中的Dual Role Power位设置为零，则Sink_ Capabibility Message中的双重角色功率位也应设置为零。

3.2.2、USB Suspend Supported

在签订合同之前，或者当USB Communications Capable位设置为零时，此标志未定义，并且Sink应遵守[USB 2.0]、[USB 3.2]、[USB4]、[USB Type-C 2.3]或[USB BC 1.2]中定义的挂起规则。在协商合同之后：

• 如果设置了支持USB挂起标志，则Sink应遵循[USB 2.0]、[USB 3.2]或[USB4]规则进行挂起和恢复。在挂起期间，PDUSB外围设备可能会占用pSnkSusp；PDUSB集线器可在暂停期间提取pHubSusp（见第7.2.3节“水槽备用”）。
• 如果USB挂起支持标志被清除，则Sink不应应用[USB 2.0]、[USB 3.2]或[USB4]规则进行挂起，并可继续使用协商电源。请注意，当USB被挂起时，USB设备状态也会被挂起。

Sink可以通过在请求消息中设置“无USB挂起”标志向源指示他们希望清除“支持USB挂起的”标志（请参见第6.4.2.5节“无USB悬挂”）。

3.2.3、Unconstrained Power

当外部电源可用，足以在为外部设备充电时为系统提供足够的电源时，或当设备的主要功能是为外部设备供电时，应设置Unconstrained Power位。
由于外部电源，要设置无限制电源位，外部电源应为：

• 交流电源，例如墙壁插孔，直接连接到Sink。
• 或者，如果是PDUSB集线器：
  • 具有无约束功率位设置的PD源。
  • 多个PD源，所有这些源都设置了无约束功率位。

3.2.4、USB Conmunication Capable

应仅为能够通过USB数据线（例如D+/-或SS Tx/Rx）进行通信的Source设置USB Conmunication Capable（USB通信能力）位。

3.2.5、Dual Role Data

当端口具有双重角色数据功能时，即支持DR_Swap消息时，应设置Dual Role Data位。这是一种静态能力，对于给定的设备，无论设备当前的电源角色或数据角色如何，都应保持固定。如果Source _ Capabilities消息中的Dual Role Data位设置为1，则Sink_ Capabibility消息中的双重角色数据位也应设置为1。如果Source_Capabilities消息中的Dual Role Data位设置为零，则Sink_Capability消息中的双重角色数据位也应设置为零。

3.2.6、Unchuncked Extended Message Support

当端口可以在单个未阻塞消息中发送和接收数据大小>MaxExtendedMsgLegacyLen字节的扩展消息时，应设置Unchuncked Extended Message Support位。

3.2.7、ERP Mode Capable

• SPR模式下的操作应仅发送EPR_Source_Cabilities消息以响应EPR_Get_Source_Cap消息
• 只有当Cable和Sink也报告它们具有EPR功能时，才能进入EPR模式。

3.2.8、Peak Current

3.3、可变电源（非电池）电源数据对象

下表6.11“可变电源（非电池）PDO–电源”描述了电源的可变电源（无电池）（10b）PDO。电源的电气要求见第7.1.3节“电源类型”。

电压字段应定义输出电压应在的范围。这并不表示将提供的电压，但应在该范围内。绝对电压，包括任何电压变化，不得低于最低电压，也不得超过最高电压。最小电压不得低于最大电压的80%。

3.4、电池电源数据对象

3.5、增强功率数据对象

电压字段定义了输出电压范围，在该范围内，电源应在SPR PPS模式下以20mV步长进行调节，在SPR AVS模式和EPR AVS模式下以100mV步长进行调整。最大电流字段包含可编程电源应能够在公布电压范围内提供的电流。电源的电气要求见第7.1.3节“电源类型”。

3.5.1、SPR可编程电源APDO

3.5.2、PPS电力限制

设置PPS功率受限位时，SPR PPS Source的操作方式应与PPS功率有限位清除时相同（见第7.1.4.2节“SPR可编程电源（PPS）”），但以下情况除外：

• 可在图7-9“SPR PPS恒定功率”中的可选操作区域内提供超过电源额定PDP的功率。

3.5.3、EPR可调电压电源APDO

3.5.3.1、PDP

3.5.3.2、Peak Current

3.5.4、SPR可调电压电源APDO

3.5.4.1、Peak Current

SPR AVS APDO的峰值电流遵循与固定电源PDO相同的定义（见第3.2.8节“峰值电流”和表6.10“固定电源峰值电流能力”）。

4、Sink_Capabilities Message

4.1、Higer Capability

如果Sink需要超过vSafe5V（例如15V）才能提供完整功能，则应设置Higher Capability位。

4.2、Fast Role Swap REquired USB Type-C Current

5、Request Message

5.1、Object Position

Object Position字段中的值应指示RDO在源能力消息或EPR_Source_Cabilities消息中所指的对象。值0001b始终指示5V固定电源PDO，因为它是Source_Cabilities和EPR_Source_cabilities信息头之后的第一个对象。数字0010b表示下一个PDO，依此类推。
对象位置0001b…0111b中的值只能用于参考SPR PDO。SPR PDO可以通过Request或EPR_Request消息进行请求。对象位置1000b…1011b只能用于参考EPR PDO。EPR PDO只能通过EPR_Request消息请求。如果Request消息中的Object Position字段包含大于0111b的值，则Source应发送硬重置信令

5.2、GiveBack Flag

GiveBack标志应设置为指示Sink将通过将其负载降低到最小工作电流来响应GotoMin消息。USB设备通常会在给电池充电时使用它，因为充电的短暂中断对用户的影响最小，并使电源能够更好地管理其负载。

5.3、Capability Mismatch

• 当前端口PDP报告的电源此时可提供的最大功率，或
• 根据Sink完全运行所需的实际功率，有足够的功率满足Sink的要求：：
  • Sink_Capabilities_Extended（SPR模式下的接收器操作PDP或EPR接收器操作PDPEPR模式）或
  • 如果Sink_Capabilities_Extended消息不是由Sink支撑

• Object position字段应包含对上次接收到的Source Capabilities消息中对象的引用。
• 工作电流/功率字段应包含一个小于或等于Source Capabilities消息中提供的最大电流/功率的值。
• 如果GiveBack标志设置为零，即存在最大工作电流/功率字段：
  • 如果Capability Mismatch位设置为1：
    • 最大工作电流/功率字段可能包含一个大于Source Capabilities消息的PDO中提供的最大电流/功率的值，如Object position字段所引用的。这使得Sink能够指示它需要比所提供的更多的电流/功率。如果Sink需要不同的电压，这将由其Sink_Capability消息指示。
  • 否则，如果Capability Mismatch位设置为零：
    • 最大工作电流/功率字段应包含小于或等于Object position字段引用的Sink_Capability消息PDO中提供的最大电流/功率的值。
• 否则，如果GiveBack标志设置为1，即存在最小工作电流/功率字段：
  • 最小工作电流/功率字段应包含小于工作电流/电源字段的值。

5.4、No USB suspend

5.5、Unchunked Extended Messages Supported

当端口可以在单个未阻塞消息中发送和接收数据大小>MaxExtendedMsgLegacyLen字节的扩展消息时，应设置Unchunked Extended Messages Supported 位。

5.6、ERP Mode Capable

具有ERP Mode Capable的位将指示Sink是否能够在EPR模式下操作。当Sink在EPR模式下操作的能力发生变化时，它应发送一条新的Request消息，其中在RDO中设置了更新的ERP Mode Capable位。

5.7、Operating Current

5.8、Maximum Operating Current

5.9、Minimum Operating Current

5.10、Operating Power

5.11、Maximum Operating Power

5.12、Minimum Operating Power

5.13、Output Voltage

6、Vendor Defined Message