《電子技術(shù)應(yīng)用》
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升級還是權(quán)謀?從USB PD 2.0到3.0

2018-11-17
關(guān)鍵詞: USBPD

  如同iPhone的出現(xiàn),才讓智能機(jī)真正主導(dǎo)手機(jī)市場一樣,Type-C口發(fā)布后,USB PD才正式進(jìn)入大眾的視野。而事實(shí)上,USB PD 1.0的標(biāo)準(zhǔn)在2012年的7月份就已經(jīng)發(fā)布。那個(gè)時(shí)候,USB接口是傳統(tǒng)的TYPE-A和TYPE-B,所有的連線資源,都已經(jīng)被VBUS、GND和DATA傳輸線所占據(jù)。于是,USB-IF打起了VBUS和GND的主意,通過一個(gè)高頻載波,把USB PD協(xié)議的通信數(shù)據(jù)調(diào)制到VBUS上,接收端則從VBUS上進(jìn)行信號的隔離和解調(diào)。

  BFSK調(diào)制--USB PD2.0到USB PD3.0

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  圖1  失敗的嘗試--基于FSK調(diào)制的USB PD

  不得不說,這是一個(gè)非常好的IDEA,因?yàn)槟莻€(gè)時(shí)候,電力線載波技術(shù)在迅猛發(fā)展,室內(nèi)低壓電力線的載波技術(shù),甚至大有對寬帶網(wǎng)絡(luò)取而代之的架勢。因此,把這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到USB總線上,似乎是順?biāo)浦?。然而,事?shí)證明,這是一次失敗的嘗試,涉及到PD信號與電源以及USB數(shù)據(jù)之間的信號完整性等問題,具體原因不再贅述。

  時(shí)間到了2014年8月份,USB-IF一口氣發(fā)布了具有革命性意義的TYPE-C 1.0接口標(biāo)準(zhǔn)和USB PD2.0標(biāo)準(zhǔn),從而實(shí)現(xiàn)了在專用的通信線CC上,進(jìn)行USB PD通信信號的傳輸。

  BMC編碼USB PD2.0到USB PD3.0

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  圖2 USB PD與TYPE-C接口的完美結(jié)合--使用CC線進(jìn)行BMC編碼傳輸

  這兩份同一時(shí)間發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn),相輔相成,描述了一幅有線接口革命的宏大圖景。為此,小編還曾在一年前撰寫過一篇名為《有線接口時(shí)代最后王者》的文章,描繪了type-C接口對消費(fèi)類電子應(yīng)用帶來的革命性變化。USB PD讓神奇的USB TYPE-C接口,不但具有傳統(tǒng)的電能、數(shù)據(jù)傳輸能力,還具備了音視頻傳輸能力。而且,不論是電能、數(shù)據(jù)、還是音視頻傳輸速度,都比傳統(tǒng)的傳輸線要更為出色。因此TYPE-C接口毫無疑問將會壟斷現(xiàn)有的消費(fèi)類電子傳輸接口市場。當(dāng)然,不排除未來會出現(xiàn)用光纖作為傳輸媒介的有線接口以進(jìn)一步提高傳輸速度。

  從技術(shù)角度來看,USB PD2.0是非常讓人著迷的,整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)非常開放,提供了電能和數(shù)據(jù)、音視頻傳輸?shù)耐暾麉f(xié)議框架,同時(shí)又留有VDM,即自定義數(shù)據(jù)包功能,讓企業(yè)可以進(jìn)行私有協(xié)議處理,進(jìn)行電池管理,固件升級,私有加密等。可以說,已經(jīng)是一個(gè)比較完善的體系了。正當(dāng)業(yè)界為之歡呼雀躍,并試圖進(jìn)行消化吸收時(shí),USB-IF組織卻在2015年底,推出了USB PD 3.0版本,讓業(yè)內(nèi)玩家震動不小。讓我們來看看,這次大的改版,重點(diǎn)改動了什么?

  第一、 增加了對設(shè)備內(nèi)置電池特性更為詳細(xì)的描述

  第二、 增加了通過PD通信進(jìn)行設(shè)備軟硬件版本識別和軟件更新的功能

  第三、 增加了數(shù)字證書及數(shù)字簽名功能

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  圖3 PD3.0可以獲取設(shè)備內(nèi)部電池組的詳細(xì)情況

  第一點(diǎn)改動,能夠讓連接雙方,更清楚對方的電源狀況,從而協(xié)調(diào)好雙方的供電策略。對于利用USB PD協(xié)議組建低壓智能供電網(wǎng)絡(luò)來說,極為重要。可以協(xié)調(diào)在各種電源狀況下的供電拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。例如,電網(wǎng)停電時(shí)應(yīng)急供電電處理策略,協(xié)調(diào)電網(wǎng)供電和家用太陽能發(fā)電裝置的供電策略,往電網(wǎng)反向供電策略等。可以讓Power變得更加SMART。

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  圖4 USB PD3.0支持在線升級

  第二點(diǎn)軟件升級功能,則可以讓設(shè)備的兼容性變得更加優(yōu)秀,所有的TYPE-C廠商都可以把自己的最新固件版本發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)上,這樣就可以通過PC以及手機(jī)等,對非聯(lián)網(wǎng)的外圍配件進(jìn)行及時(shí)更新了。就如同微軟的win10系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)在線解決硬件驅(qū)動程序問題一樣。USB PD設(shè)備的內(nèi)部固件,也成為傳統(tǒng)硬件驅(qū)動資源的一部分。

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  圖5 PD3.0定義了數(shù)字證書功能

  第三點(diǎn)數(shù)字證書功能,估計(jì)是這次升級最重要的功能了??梢宰屗械腡YPE-C產(chǎn)品必須獲得USB-IF組織使用私有密鑰簽發(fā)的數(shù)字證書才能暢行無阻。無證書的產(chǎn)品,則可能不被其他廠商的TYPE-C產(chǎn)品所接受。這項(xiàng)功能有非常積極的意義,可以避免不合格的TYPE-C接口設(shè)備,因?yàn)槠焚|(zhì)問題而傷害正常的設(shè)備。在企業(yè)信息安全應(yīng)用中,也可以由企業(yè)自己來發(fā)布安全證書,讓非企業(yè)內(nèi)部的USB設(shè)備無法接入,這會比現(xiàn)有的USB加密技術(shù)更安全,因?yàn)樵谕ㄟ^CC線完成安全認(rèn)證之前,存儲媒介與系統(tǒng)之間是物理隔離的。當(dāng)然,我們也希望USB-IF能夠真正的讓會員企業(yè)受益,而不是如同蘋果的MFI那樣,通過提供認(rèn)證和數(shù)字證書,去換取巨額商業(yè)利益。

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  圖6  USB PD 3.0完美兼容2.0無需硬件改動,產(chǎn)品開發(fā)不必猶豫

  對于國內(nèi)廠商來說,技術(shù)歸技術(shù),更重要的還是看產(chǎn)品研發(fā)路線怎么走。以小編觀點(diǎn)來看,不必太多關(guān)注這些升級。首先,從協(xié)議上來說PD2.0是PD3.0的子集,也就是說,PD3.0是天然兼容pd2.0的。其次,從硬件層面來說PD3.0與PD2.0的鏈路層和物理層完全兼容,也就是說,產(chǎn)品升級的時(shí)候,無需進(jìn)行硬件改動,只需要進(jìn)行在線軟件升級。因此,不論從協(xié)議本身還是從市場戰(zhàn)略的角度來看,都可以積極的去開發(fā)USB PD 2.0的產(chǎn)品,到了必要的時(shí)候,升級固件部分去兼容PD3.0即可。說到這個(gè)問題,剛好澄清一下MACBOOK2016升級的問題,其實(shí),APPLE這次升級,與PD3.0沒有任何關(guān)系,也沒有加入數(shù)字證書這類東西。而是增加了對PD2.0協(xié)議的時(shí)序約束,類似USB-IF的compliance test。所有不被兼容的設(shè)備,都是自己產(chǎn)品的問題,千萬不要誤導(dǎo)業(yè)界廠商,認(rèn)為USB PD協(xié)議經(jīng)常更新,導(dǎo)致產(chǎn)品兼容性不好,TYPE-C市場慎入等。實(shí)際上,所有的市場玩家,包括VL,F(xiàn)RESCO,LDR都已經(jīng)或者正在加入U(xiǎn)SB-IF,并接受compliance test,只是因?yàn)楦骷业难邪l(fā)重點(diǎn)不同,所以,升級相應(yīng)速度不一樣,LDR作為大陸廠商,反應(yīng)速度是最快的,MACBOOK2016面市后的一個(gè)月內(nèi)就已經(jīng)發(fā)布了與之在協(xié)議上完美兼容的USB PD適配器芯片LDR6021以及DOCKING芯片LDR6023升級版本。

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  圖7  LDR6023與MACBOOK2016配合完美實(shí)現(xiàn)Power_SWAP

  而歐美及臺系芯片廠家則因?yàn)檠邪l(fā)投入方向問題,一直還沒有推出完美解決的版本,甚至仍然維持著macbook2015的錯(cuò)誤協(xié)議版本,至今未做任何改動。


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