一文了解USB Power Delivery(一)
浅谈power delivery起源与规格
过往产品的充电装置多由各家厂牌使用各自的接口，导致装置汰换时将造成许多浪费。由于usb的普及，市面大部分的产品都透过此接口传输数据，进而促使人们欲提升usb供电能力的想法。过去即使透过usb battery charging 1.2 （bc1.2） 方式最多也只能提供7.5w （5v 1.5a），则电子产品需要较长的时间来充电。
usb-if （usb implementers forum） 于2012年发表第一版usb power delivery规范 （usb power delivery specification revision 1.0， version 1.0），其规格使供电能力大幅提升到最高100w （20v 5a）。随着更多功能的加入，规范不断更新，现已来到usb power delivery specification revision 3.0 （后续以pd及pd spec简称）。
随发展越来越成熟，type-c接口渐渐成为市面上的主流，且多数产品支持pd，这些产品使用configuration channel （cc） pin传输pd沟通的讯息与协议，透过vbus脚位供电。以下将从type-c架构简介开始，逐步了解pd概念。
type-c 架构 （source/sink detection）
依供电端与耗电端区分power角色，广义可分为下列三种：
对接的两端透过cc与vbus侦测是否有合适的装置连接上：
1. source：监测cc pin电压，当source 侦测到cc pin上rd，表示接上sink，则source会在vbus输出5v
2. sink：侦测vbus，有5v时可知此时连接上source
pd沟通前，type-c连接示意图 （图一，取自type-c cable and connector spec）pd 架构
以source端举例说明，device policy manager主要负责监控装置整体使用状况，工作包含：控制power source和usb-c port control模块，并与policy engine合作以调节电源分配，每个埠根据被分配到的资源与其对接的装置协议。usb-c control则控制前一小节所述source/sink detection部分，之后pd行为的控制由physical layer （phy layer）、protocol、policy engine三部分共同合作，最后由power source透过vbus供电给对方。
usb pd 架构示意图 （图二，取自pd3.0 spec）policy engine
向上提供device policy manager个别埠的状态，使policy manager可以实时整合与更新装置状态并重新调配资源予每个埠。
向下依据政策判断如何发送与响应收到的pd讯息，并指示protocol layer建构讯息。
protocol layer
传送讯息端：接收policy engine的指示建构所需讯息交给phy layer，并藉由对方回传goodcrc确认讯息有正确送出，否则视为传送失败，适用重新发送（retry）机制。
接收讯息端：收到phy layer传来的讯息，解读该讯息并将信息向上呈报给policy engine，在做相对响应前，先建构goodcrc讯息让phy回送给对方，表示讯息已正确收到并解读。
同时装置双方的protocol layer需各自计算对方是否在要求时间内有正确的响应 （timer check）。
若以上确认内容有侦测到任何错误，任一方的protocol layer可发起reset机制重整状态：
phy layer
把protocol层送来的讯息再加工，加上以4b5b方式编码的sop*、crc、eop以及preamble，组成一完整的讯息，透过cc以bmc方式传送给对方。
pd 讯息格式示意图 （图三，取自pd3.0 spec）反之，收到讯息时，phy要先验证收到的讯息crc，若正确就将讯息向上回传给接收端的protocol layer。
phy layer传送讯息流程示意图 （图四，取自pd3.0 spec）下图以source capabilities讯息为例，简单表示上述内容中的传送端、接收端，以及讯息的传送流程：
（图五）
由上述可以看到对接的两端装置pd讯息都靠同一条路线 （cc） 传送，为避免两端同时传讯息，source的protocol有collision avoidance机制可以透过指示phy控制rp设定，告诉sink当下是否可以只针对source讯息响应。
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protocol layer
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