2. PD协议基础：协议的分层架构与消息机制
大家好，我是老张。今天咱们聊聊PD协议的基础架构。说实话，很多工程师一上来就啃协议栈，结果越看越晕。我当年也是这样，直到有一次在项目中调试一个65W快充，死活无法握手成功，才逼着自己把协议分层彻底搞明白。
PD协议其实不复杂。它分了三层：物理层、协议层、策略层。每一层各司其职。咱们一层层拆开看。
2.1 分层架构：三层各管什么事？
先看这张分层图，我习惯把它想象成一个快递系统：
| 层级 | 类比 | 核心职责 |
|---|---|---|
| 物理层 | 快递员+马路 | 电压、电流、信号完整性 |
| 协议层 | 快递单+分拣规则 | 消息封装、校验、重传 |
| 策略层 | 仓库调度中心 | 功率协商、角色切换、状态机 |
物理层——说白了就是CC线怎么传信号。PD用的是BMC编码，频率300kHz。嗯，这里要注意：CC线上的电压范围是1.2V到2.4V，不是传统的3.3V。我见过有人直接用3.3V电平去怼CC线，结果烧了协议芯片。千万别这么干。
协议层——负责把数据打包成消息。每个消息有固定的帧格式：前导码、SOP、消息头、数据对象、CRC。我建议你重点看消息头里的MessageType字段，它决定了这条消息是控制消息还是数据消息。
策略层——这是最上层的逻辑。它管理着Source和Sink之间的状态机。比如：Source刚插入时处于PE_SRC_Startup状态，收到Sink的请求后才进入PE_SRC_Send_Capabilities。你想想看，如果没有策略层，物理层和协议层就是一堆乱码。
核心要点：三层之间通过标准接口通信。物理层只管收发比特流，协议层只管消息完整性，策略层才管业务逻辑。分层的好处是——你改策略层的代码，完全不用动物理层。
2.2 PD消息类型：控制消息 vs 数据消息
PD协议里只有两种消息：控制消息和数据消息。怎么区分？看消息头的MessageType字段。控制消息的MessageType是0~15，数据消息是16~31。
控制消息——短小精悍，没有数据对象。常见的有：
GoodCRC：确认收到消息。每次收到消息都必须回复这个，否则发送方会重传。Accept：Source同意Sink的请求。Reject：Source拒绝请求。比如你请求20V/5A，但Source只支持20V/3A，它就回Reject。PS_RDY：电源准备好了。Source切换电压后发这个，告诉Sink可以开始取电。
数据消息——带数据对象，信息量大。常见的有：
Source_Capabilities：Source广播自己支持哪些电压电流组合。最多7个PDO。Request：Sink从中选一个PDO，发请求给Source。BIST：测试模式用的，生产线上常见。
我的经验：调试时最常看到的是GoodCRC和Source_Capabilities。如果抓包发现只有GoodCRC没有Source_Capabilities，那大概率是物理层有问题——CC线断了或者电平不对。
2.3 PD通信流程：Source/Sink角色怎么玩？
PD通信的核心就是Source和Sink两个角色。Source是供电方，比如充电器；Sink是受电方，比如手机。但注意，角色可以互换——这就是DRP（双角色端口）。
咱们看一个典型的Source给Sink供电的流程：
- 连接检测：Source检测到CC线上有下拉电阻（Rd），知道Sink连上了。
- 发送能力：Source广播
Source_Capabilities消息，告诉Sink自己支持哪些电压电流。 - Sink请求：Sink从中选一个PDO，发
Request消息。 - Source确认：Source回
Accept，然后切换电压。 - 电源就绪：Source电压稳定后，发
PS_RDY。 - 正常供电：Sink开始取电。期间双方会定期发
GoodCRC保持连接。
为什么会这样设计？因为PD协议要求Source必须先发能力，Sink不能主动要电。我遇到过一款山寨充电器，它反过来——先让Sink发请求，结果手机直接不认，一直5V慢充。
避坑指南：我曾经在调试一个车充项目时，发现Sink请求20V后，Source回了Accept但迟迟不发PS_RDY。查了半天，原来是Source的电压切换电路有延迟，超过了协议规定的15ms超时时间。Sink等不及就断开了。解决办法是调整Source的软启动时间，确保在12ms内完成切换。
2.4 消息交互的时序要求
PD协议对时间要求很严。我列几个关键参数：
| 参数 | 最小值 | 最大值 | 说明 |
|---|---|---|---|
| tSenderResponse | 24ms | 30ms | 发送方等待回复的时间 |
| tReceiveTimer | 15ms | 20ms | 接收方等待下一个消息的时间 |
| tPSTransition | — | 15ms | 电压切换完成时间 |
| tSrcRecover | 660ms | 1000ms | Source过流保护后的恢复时间 |
你想想看，如果Source切换电压花了20ms，超过了15ms的tPSTransition，Sink就会认为Source出故障了，直接断开连接。所以硬件设计时，一定要给电压切换留够余量。
总结一下：PD协议的三层架构把复杂问题拆解了。物理层管信号，协议层管消息，策略层管业务。控制消息和数据消息各有用途。Source/Sink的通信流程是固定的，时序要求很严格。搞懂这些，你就能看懂大部分PD协议的问题了。
下一章咱们聊PDO和APDO的细节，那是功率协商的核心。到时候我会分享一个我在65W氮化镓充电器上遇到的PDO排序坑，保证让你少走弯路。