第1章 PD协议概述

1. PD协议概述：USB PD 3.1标准演进、PD协议在快充生态中的位置、Source与Sink角色定义

大家好，我是你们的讲师。今天咱们正式开讲PD协议的第一课。说实话，每次带新人入门，我都会先问一个问题：你手头的充电器，到底是怎么跟手机“商量”出该充多大功率的？

很多人觉得，插上就能充，这有什么好聊的？其实不然。这里面门道很深。我当年刚接触PD协议时，也以为就是简单的电压电流匹配。直到有一次，我调试一个Type-C口，设备死活不升压，折腾了两天，最后发现是角色定义搞反了……嗯，从那以后，我再也不敢小看这第一步了。

先聊聊标准本身。USB PD，全称USB Power Delivery。它不是什么新东西，但这些年变化巨大。

最早期的USB，大家都有印象吧？5V，0.5A，充个手机慢得像蜗牛。后来有了BC 1.2，能到1.5A，但还是不够。直到USB PD 1.0出现，才真正把功率推到了100W。

我个人习惯把PD的发展分成三个阶段：

PD 1.0（2012年）：基于BMC编码，走CC线通信。最大20V/5A，100W。那时候主要是给笔记本充电用。
PD 2.0（2014年）：跟Type-C接口深度绑定。你想想看，Type-C的CC引脚就是专门为PD设计的。这个版本把协议栈规范化了，引入了结构化VDM。
PD 3.0（2015年）：增加了PPS（可编程电源），快充协议开始“大一统”。我做过一个项目，手机端要求3.3V-11V的PPS调压，当时调试了好久才稳定。
PD 3.1（2021年）：这才是重头戏。它把电压范围扩展到了48V，功率直接飙到240W。说白了，以后连大功率游戏本、显示器、甚至电动工具都能用Type-C供电了。

核心变化点：PD 3.1引入了EPR（扩展功率范围）。原来的20V叫SPR（标准功率范围），新加的28V、36V、48V叫EPR。注意，EPR需要特殊的线缆和连接器，不是随便一根Type-C线都能跑的。

为什么会这样？因为USB-IF协会想把Type-C做成“万能接口”。你想想看，一个口子能传数据、能投视频、还能充240W的电，这得多方便。但代价就是协议复杂度直线上升。

现在市面上的快充协议，说实话，有点乱。高通有QC，联发科有PE，华为有SCP/FCP，OPPO有VOOC，还有各种魔改的私有协议。

但PD协议的位置很特殊。它是USB-IF官方标准，是所有Type-C设备必须支持的基础协议。我打个比方：私有协议就像各家饭店的招牌菜，PD协议就是米饭——你可以不吃菜，但米饭总得备着。

在实际生态中，PD协议扮演了这几个角色：

我的经验：做嵌入式开发时，千万别只盯着PD协议看。你得把PD、Type-C状态机、CC逻辑、甚至VBUS的路径管理一起考虑。我曾经在一个项目里，PD通信完全正常，但VBUS就是不出电，最后发现是路径管理芯片的使能引脚没拉高——这种坑，踩一次就记住了。

好，到了最基础也最容易搞混的部分：角色定义。

PD协议里，设备分为两种角色：

角色	英文	通俗理解	典型设备
Source	供电方	往外送电的	充电器、充电宝、扩展坞
Sink	受电方	从外面取电的	手机、笔记本、耳机

听起来很简单对吧？但实际开发中，有个坑：角色不是固定的。

举个例子：你的手机插上充电器，手机是Sink，充电器是Source。但如果你把手机插到电脑上，手机可能变成Source，给电脑反向充电——这就是DRP（双角色端口）。

注意：在PD协议栈里，Source和Sink的代码逻辑完全不同。Source要负责广播能力、响应请求、控制VBUS输出。Sink则要监听广播、发起请求、管理本地充电。我见过有人把Source的代码直接复制给Sink用，结果通信完全乱套——这俩的状态机是镜像对称的，不是一样的。

另外，PD 3.1还引入了AVS（可调电压源）的概念。在EPR模式下，Source可以输出一个范围内的任意电压，而不是固定档位。这对Sink端的电源管理芯片要求更高了。

我个人习惯，在项目初期就把角色定义写死在配置表里。如果是DRP设备，我会单独做一个角色切换模块，跟PD协议栈解耦。这样调试起来清爽很多。

这一节我们聊了三个事：

下一节，我们会深入CC引脚，看看Source和Sink是怎么通过电阻来“握手”的。嗯，那个Rp和Rd的电阻值，很多人第一次看都会懵——别急，我到时候给你画个图，一看就明白。