如何使用DSLogic分析USB-PD信号？

深圳市梦源科技有限公司 2024-01-12 1016

描述

一文档介绍

本文将一步步介绍如何使用DSLogic逻辑分析仪采集和分析 USB-PD 信号。此次将演示使用快充充电器给一台安卓手机充电。

二需要测量哪几个信号

逻辑分析仪需要测量 CC1 信号，两设备协商后 VBUS 的电压会有所改变。

VBUS 电压是 USB 总线上的电源电压，通常为5V。在 USB-PD 中，它可以在5V、9V、12V、15V或20V之间变化，以提供不同功率级别的电力传输。CC 电压则是用于识别连接的设备类型和支持的功率级别的信号。

USB-PD 协议是在 Type-C 接口的 CC 信号线上实现的。CC信号线有两根，分别被标记为CC1和CC2，数据线上的 CC2 为 VCONN，用于 100W 模式下给 E-marker IC 供电。在 USB-PD 协议中，一般使用 CC1 信号线用于传输协商消息，以确定所需的电源和充电速度，通过配置电阻的上下拉，它可以是0V、0.6V 或 1.2V，根据连接的设备和所需的功率级别而变化。CC1 信号线的通信速率限制在 270-330 Kbps，典型为 300Kbps。所以，在使用逻辑分析仪测试 USB-PD 时，我们只需要测试 CC1 即可。

如何从 TypeC 中识别出 VBUS 和 CC1 ？可以参考每种类型接插件对应的数据手册，都会有引脚分布的介绍。

图1 6 Pin TypeC引脚定义

更多 TypeC 插座类型的引脚定义请查看附件。

如上图所示，VBUS 为 A9/B9，CC 线为 CC1/CC2。如果你的硬件方便，可以直接用设备连接 TypeC 上的这两个引脚。

如果不方便测试 TypeC 中的引脚，也可测试 TypeC线缆，将数据线里的每一根线都剥开，使用万用表测量每一根信号线的电压。

图2 将数据线剥开

如果在 TypeC 接入手机后的前一段时间：

电压从 5V 上升到某个电压如 9V，并保持稳定，那么这根线是 VBUS

表现为短路，则这根线是 GND

电压时不时在 2V 以下变化，则这根线为 CC1

表现为开路，则为其他信号线

三信号的实际模样

DSLogic逻辑分析仪分析的是数字信号，在采集分析之前，我们先用示波器观察下信号实际是什么样子的。

这里我们使用璞石示波器来完成捕获模拟波形的演示。

3.1 设置示波器

3.1.1 时基

我们在开始采集前可以先将时基设置得稍微大一点，这样方便观察是否采集到了信号，比如可以设置为 5ms/格，待采集到波形后再减小时基到波形容易被观察范围。

3.1.2 垂直分辨率

因为 CC1 的最高电平是 2V，我们将通道 0 垂直分辨率设置 500mV/格；VBUS 可能能到 20V，我们将通道 1 垂直分辨率设置 2V/格，如果观察到波形不合适，再来调整。

3.1.3 触发电平

因为两个设备是先协商再决定供电功率，所以我们将 CC1 的电平变化作为触发条件，可以设置为 0.8V左右。

3.2 在璞石示波器上显示

我们使用璞石示波器来完成捕获模拟波形的演示。

图3 使用璞石测试到的信号

示波器 0通道接在 TypeC 数据线的 CC1 处，接地夹接数据线的地线，设置水平分辨率为 5ms/格，垂直分辨率为 500mv/格，触发电平设置在 800mv 左右，单次触发。1 通道接在 TypeC 数据线的 VBUS 处，接地夹接数据线的地线，设置垂直分辨率为 2V，将 TypeC 充电线接入手机，捕获的波形如下图所示。

图4 捕获波形

图5 展开波形观察

在图4 和图5 中，紫色波形为 CC1，绿色波形为VBUS，可以看到，在 CC1 通讯前，VBUS 为 5.200V，CC1 保持高电平为 1.733V，可知该手机使用的是 3.0A 的电流标准，CC1 通讯完成后，VBUS 电压从 5.200V 上升至了 8.733V，从而可以得知该手机使用的是 9V 的电压标准，由此次测量可知，充电器向该手机提供 9V*3A，也就是27W 的充电功率。