三、USB PD物理层

标签：编码 USB SOP CC 物理层 Sync CRC PD 数据包

1、定义

物理层(PHY层）定义了USB电源传输的信令技术。本章定义了USB PD设备之间的互操作性所需的PD物理层的电气要求和参数。

2、物理层的功能

USB PD物理层由一对发射机和接收器组成，它们通过单个信号线（CC）进行通信。所有的通信都是半双工的。PHY层实现了避免冲突，以最小化信道上的通信错误。

发射机执行以下功能：从协议层接收分组数据。

  - 计算并附加一个CRC。
  - 使用4B5B编码包括CRC（即有效载荷）在内的数据包数据。
  - 通过CC上的双相标记编码（BMC）传输信包（序言、SOP*、有效载荷、CRC和EOP)。

接收器执行以下功能：

  - 恢复时钟并从序言中锁定到数据包上。
  - 检测SOP*。
  - 解码接收到的数据，包括CRC。
  - 检测EOP并验证CRC： 
     - 如果CRC有效，则将数据包数据传递到协议层。
     - 如果CRC无效，请刷新接收到的数据。

3、4B5B编码

应使用4b5b行代码。这将4位数据编码为5位符号以用于传输，并将5位符号解码为4位数据以供接收机消耗。

Example：我要发送的数据为0b1111(二进制)，经过4B5B转换，我要发送的数据为0b11101

4、有序集(k-code)

有序集列表：

_Cable Reset _	RST-1 Sync-1 RST-1 Sync-3
Hard Reset	RST-1 RST-1 RST-1 RST-2
SOP	Sync-1 Sync-1 Sync-1 Sync-2
_SOP’ _	Sync-1 Sync-1 Sync-3 Sync-3
_SOP’_Debug _	Sync-1 RST-2 RST-2 Sync-3
SOP’’	Sync-1 Sync-3 Sync-1 Sync-3
_SOP’'Debug	Sync-1 RST-2 Sync-3 Sync-2

接收方应搜索所有四个k码。当接收方发现所有四个k码都在正确的位置时，它应将其解释为一个有效的有序集。当接收方发现四个k码中的三个在正确的位置时，它可以将其解释为一个有效的有序集。接收方应确保所有四个k码都有效，以避免检测中的歧义。

5、传输位顺序

本节描述了在传输不同大小的数据时应使用的导线上比特的顺序。

6、包格式

数据包格式应包括前导码、SOP、数据包数据，包括消息头、CRC和EOP。一旦对4b/5b进行编码，整个数据包应通过CC使用BMC进行传输。注意，包中的所有位，包括序言，都是BMC编码的。*

黄色部分：由物理层提供不进行4B5B编码
绿色部分：由物理层提供进行4B5B编码
蓝色部分：由协议层提供进行4B5B编码
传输从一个前置码开始，用于允许接收器锁定到载体上。它后面是一个SOP*（数据包的开始）。数据包以EOP（数据包结束）K码终止。

(1)、前导码

前导码是用来通过呈现“0s”和“1s”的交替序列来实现在接收机中的锁定，所以平均频率是载波频率。与数据包的其他部分不同，前导码不应采用4b/5b编码。前导码应由0和1交替的64位序列组成。序言应以“0”开头，并以“1”结尾。

(2)、SOP*

1)、SOP （start of packet）

具有供电能力的Source或Sink应能够使用SOP检测并与数据包进行通信。如果未检测到有效的SOP，则应丢弃整个传输。

2)、SOP’

VPD应具有 SOP’ 的通信能力。具有 SOP’ 通信能力的VPD和电缆插头只能检测并与从 SOP’ 开始的数据包通信。

3)、SOP’’

VPD不具备SOP’‘的通信能力。具有SOP’‘通信能力的电缆插头，其其他电缆插头应具有SOP’‘通信能力。任何电缆都只能支持SOP’‘的通信。分配了SOP’'通信的电缆插头只能检测并与以SOP开始的数据包进行通信，并应丢弃任何其他数据包。

(3)、有效载荷（数据）

数据包有效载荷从协议层交付，并应使用“4b5b符号编码表”中的十六进制数据编码进行编码。

(4)、CRC

CRC应放在有效载荷之后立即插入

(5)、EOP

数据包标记的末端应为单一的EOP K码,这将标志着CRC的结束。EOP检查完成后，应检查crc残留物。如果CRC不好，则丢弃整个传输，如果传输很好，则将数据包发送至协议层。注意，EOP可用于提前终止数据包，例如，在发送硬重置信令之前

7、CRC

消息头和数据应由32位CRC保护。

CRC-32可保护数据有效负载的数据完整性。CRC-32的定义如下：
CRC-32多项式应为= 04C11DB7h。
CRC-32的初始值应为= FFFFFFFFh。
CRC-32应计算不包括任何数据包框架符号的所有字节（即，不包括序言、SOP*、EOP）。
CRC-32的计算应从字节0、第0位开始，并继续计算到数据包的每个字节的第7位。
CRC-32的其余部分应予以补充。
CRC-32的残余量应为C704DD7Bh。

注意：CRC的实现与[USB 3.2]中使用的实现相同。

8、硬复位

硬重位信令是一组旨在被PHY层识别的有序字节。硬重置信令排序集定义为：三个RST-1K码和一个RST-2K码

9、线缆复位

电缆复位信号只能由DFP发送。电缆重置命令集用于重置电缆插头，而不需要硬重置端口合作伙伴。电缆复位信号发出后的电缆插头状态应相当于电缆插头的电源循环。

10、双相标记编码（BMC）信令方案

双相标记编码（BMC）是一种用于传输USB电源传输消息的物理层信令方案。此编码假定有一个专用的直流连接，标识为CC线，用于发送PD消息。双相位标记编码是曼彻斯特编码的一个版本（参见[IEC 60958-1])。在BMC中，在每个比特时间（UI）的开始时都有一个转换，当传输一个1时，在UI的中间有一个第二个转换。BMC是有效的直流平衡，（每个1是直流平衡，两个连续的0是DC平衡，不管中间1的数量是多少）。它有有限的视差（限制在1位，所以一个非常低的直流水平）。图5-7“BMC示例”说明了双相位标记编码。此示例显示了在消息开始时的SOP排序集的从前导到Sync-1K码的转换。注意，其他k码可以发生在信号的序言之后，如硬复位和电缆复位。