T∕TAF 083-2022 （代替 T∕TAF 083-2021）移动终端融合快速充电技术规范.pdf

ICS 33.050 CCS M 30 团体标准 T/TAF 083-2022 代替 T/TAF 083-2021 移动终端融合快速充电技术规范 Universal fast charging specification for mobile devices 2022 -07-01 发布 2022 -07-01 实施 电信终端产业协会 发布 学兔兔 标准下载 T/TAF 083-2022 I 目 次 前言. . III 引言. . V 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语、定义和缩略语 . 1 3.1 术语和定义 . 1 3.2 缩略语 . 3 4 通用要求 . 4 5 电气特性及时序要求 . 4 5.1 概述 . 4 5.2 电气特性 . 4 5.3 阻抗规则要求. 6 5.4 通信基本时序要求 . 6 5.5 其它要求 . 7 6 物理层 . 7 6.1 概述 . 7 6.2 物理通道实现. 7 6.3 快充协议握手检测 . 8 6.4 物理层通讯机制. 11 6.5 循环冗余校验（CRC） . 13 6.6 数据包格式 . 13 6.7 物理层消息应答机制 . 14 6.8 总线冲突 . 14 6.9 硬件复位 . 17 7 协议层 . 18 7.1 概述 . 19 7.2 消息 . 19 7.3 定时器 . 32 7.4 计数器 . 34 7.5 状态机 . 35 7.6 协议升级及兼容性要求 . 36 7.7 消息交互和冲突处理 . 37 8 应用层 . 45 8.1 概述 . 45 8.2 策略控制 . 45 学兔兔 标准下载 T/TAF 083-2022 II 8.3 鉴权 . 51 8.4 供电设备信息上报 . 51 8.5 供电设备保护. 52 8.6 线缆识别 . 54 9 功率规则 . 55 9.1 概述 . 55 9.2 输出功率范围规则 . 55 9.3 输出功率动态调节规则 . 55 9.4 输出功率稳态精度规则 . 59 9.5 充电设备请求最大功率规则 . 60 9.6 故障处理规则. 60 附录 A （规范性）CRC-8 算法说明 . 61 附录 B （规范性）线缆补偿要求 . 62 附录 C （规范性）线缆电子标签供电方式 . 63 附录 D （规范性）UFCS 工作流程图 . 64 附录 E （规范性）SHA256 算法说明 . 72 参考文献. . 74 学兔兔 标准下载 T/TAF 083-2022 III 前 言 本文件按照 GB/T 1.12020标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由电信终端产业协会提出并归口。 本文件起草单位：中国信息通信研究院、华为终端有限公司、OPPO广东移动通信有限公司、维沃移动通信有限公司、矽力杰半导体技术（杭州）有限公司、瑞芯微电子股份有限公司、深圳立辉科技有限公司、昂宝电子（上海）有限公司、深圳电酷网络科技有限公司、小米通讯技术有限公司、荣耀终端有限公司。 本文件主要起草人：徐春莹、赵晓昕、彭江、郭朋飞、林尚波、李宗健、王超、张加亮、陈栋、杨成军、田晨、刘臻、张元、史振宁、吴春雨、秦冲、文司华、王立龙、曾兵、王志强、姚伦慧、王彦腾、周海滨、罗九兵、严凯、周如生、孙长宇、张健、张明威、苏远腾、郑连生、张奋伟、董传龙、冯梓允、任行、袁经纬、何碧俊、李杰强。 本文件代替T/TAF 083-2021移动终端融合快速充电技术规范，与T/TAF 083-2021相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下： a) 删除全文中ID及厂家ID相关描述，原厂家ID字节改为保留位，默认值为0 x0000； b) 3.1.12 线缆，删除线缆接口描述； c) 5.2.2 充电设备侧信号线电平规则，表3 充电设备侧输入信号（D+）电气规范，低电平最大值改为0.54V； d) 6.4.1 数据帧结构，图8中Stop改为End； e) 6.4.6 波特率，删除19200bps档位； f) 6.4.7.1 增加发送帧间时序和数据包间时序要求说明； g) 6.4.7.2 接收，初始状态改为空闲状态，以重新接收新的数据改为以重新接受新的数据包，增加图12，并更新表11，明确帧内、帧间超时定义及参数； h) 增加章节6.7 物理层消息应答机制； i) 6.8 总线冲突， a） 中回复ACK和Accept消息后， 增加描述 供电设备在收到充电设备应答Accept消息的 ACK 消息后 ； j) 6.8 总线冲突，g）末尾增加描述并在 40ms 内回复 ACK 或 NCK 消息给充电设备 ； k) 6.8 总线冲突，退出UFCS线缆识别，尝试其他方式识别线缆的步骤（b）增加描述并在40ms内回复ACK或NCK消息给充电设备 ； l) 6.9 硬件复位，开头握手检测改为协议识别； m) 7.2.1 消息格式，消息主体由256字节改为61字节； n) 7.2.3.5 Soft_Reset消息， 删除b） 并增加供电设备、 充电设备和线缆电子标签接收到Soft_Reset消息后的处理机制描述； o) 在7.2.3.4中增加一点描述：f) 供电设备、充电设备或线缆电子标签接收到Verify_Request消息，同意进行鉴权； p) 7.2.4 数据消息，图25 数据消息结构中数据由254字节改为59字节； q) 7.2.4 数据消息，表15中增加Power_Change命令； 学兔兔 标准下载 T/TAF 083-2022 IV r) 7.2.4.1 Output_Capabilities消息，输出模式n最大值由15改为7； s) 7.2.4.1 Output_Capabilities消息，删除表16 输出模式定义中最大电压36V和最大电流30A描述； t) 7.2.4.2 Request消息，表17中输出模式编号115改为17； u) 增加章节 7.2.4.12 Power_Change消息，具体内容如下； v) 7.2.4.13 增加测试模式相关描述； w) 表12中tResetCable的最大值改为1500us； x) 7.3.2 SenderResponseTimer消息，修改处理机制以符合增加tMsgTransDelay后的要求； y) 增加章节 7.3.7 MsgTransDelayTimer定时器； z) 7.3.8 定时器及其时间阈值，表27和表28增加tMsgTransDelay数值及其与定时器的对应关系，且tACKtransmit的最大值改为-； aa) 7.5.1 消息发送状态机，图40 消息发送状态机定义 中删除MsgNumberCounter的相关流程； bb) 7.5.2 消息接收状态机，图41 消息接收状态机定义 中删除MsgNumberCounter的相关流程； cc) 删除附录E UFCS 消息交互格式说明； dd) 增加章节7.7 消息交互和冲突处理； ee) 8.4 供电设备信息上报，删除表31中Cable_VendorID和SRC_VendorID所属行； ff) 8.5 供电设备保护，表32中调整多项保护行为描述，并删除CC过压、CRC校验错误及断开loadswitch指令等3项保护行为； gg) 9.2.1 输出功率规则，表35电压和电流都要求支持，产品只能覆盖更大的范围；电压范围由“5.5V12V”更改为“5.5V11V”，“12V21V”更改为“11V21V”；删除P=20W时对10V可编程档位的要求；删除40WP65W和65WP90W两种情况下对5V可编程档位的要求；备注中增加限功率说明“优先满足该表格中电流要求，不满足时以最大功率/电压为准”； hh) 9.3.2 输出功率上调时序规则，图61 供电设备上调功率时序规则示意图，应在收到充电设备确认ACK后开始调压，ACK和Accept、PowSettle和PowReady之间的Tdelay删除； ii) 9.3.4 输出功率下调时序规则，图63 供电设备下调功率时序规则示意图，应在收到充电设备确认ACK后开始调压，ACK和Accept、PowSettle和PowReady之间的Tdelay删除； jj) 9.4 输出功率稳态精度规则，表40 供电设备稳态下电流精度要求，输出电流范围和对应精度要求调整，精度规则改为“真实值-基准值、真实值-回读值”，图注改为精度按输出电流范围分段规定；表39测试环温改为-1035，电压范围按表35进行更新； kk) 9.5 充电设备请求最大功率规则，具体请求过程如图47所示：改为具体请求过程建议如图64所示：，并删除后文中说明的内容； ll) 附录B 线缆补偿要求，应为1A补偿200mV； mm) 附录D UFCS工作流程图，简化图69 UFCS获取供电设备电压电流能力流程图，省略物理层和协议层的一些机制； nn) 附 录 D UFCS 工 作 流 程 图 ， 将 图 70 UFCS 获 取 线 缆 信 息 流 程 图 中 默 认 内 容 的Cable_Information改为Refuse（原因0 x05）； oo) 附录D UFCS工作流程图，修改图74 供电设备主动调整输出功率流程图 以适应Power_Change消息。 本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为： 2021年首次发布为T/TAF 083-2021； 本次为第一次修订。 学兔兔 标准下载 T/TAF 083-2022 V 引 言 近年来，终端快速充电技术迅速发展，尤其在充电速度、充电安全、充电智能管理方面提升显著，快充体验获得了广大用户的广泛认可并已成为手机等智能终端的标配特性。 但快充产业长期存在协议互不兼容的问题： 不同品牌终端和适配器之间不能有效识别， 只能实现较低功率的充电。一方面，用户快充体验受到很大的制约和限制，不兼容问题成为用户的一大痛点；另一方面， 由于充电标准不统一， 导致产业链上下游厂商研发通用快充电源芯片和配件的风险和成本相对高昂。技术制式的不统一也将妨碍终端绿色能源和循环经济的长期发展。 本文件面向用户需求，制定移动终端的融合快速充电标准，解决互配快充不兼容问题，并作为快充技术长期演进的基础， 促进厂商快充技术在行业内现有终端的互通使用， 同时指导和规范设备制造商 （上下游产业链）的产品研发和生产，为终端使用者创造快速、安全、兼容的充电使用环境。学兔兔 标准下载 T/TAF 083-2022 1 移动终端融合快速充电技术规范 1 范围 本文件规定了移动通信充电设备终端（以下简称“充电设备”） 、电源供应设备（以下简称“供电设备”）与连接线缆（以下简称“线缆”）之间实施快速充电的接口及融合快速充电技术规范（以下简称“UFCS”） ，以及充电设备、供电设备与线缆在该快速充电系统中的交互流程规范。 本文件适用于采用有线连接方式的支持 UFCS 的充电设备、供电设备与线缆的设计与应用，同时也适用于支持 UFCS 的芯片设计、生产与应用。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注日期的引用文件， 仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 电池充电规范(包含自 2012 年 3 月 15 日以来的勘误和变更通知)， 1.2 修订版， 发布日期 2012 年 3月 15 日(Battery Charging Specification (Including errata and CNs through March 15, 2012) Revision 1.2, March 15, 2012) 通用串行总线 C 型电缆和连接器规范，2.0 修订版(USB Type-C Cable and Connector Specification Revision 2.0) 安全散列标准（联邦信息处理标准出版物 180-2）(Secure Hash Standard (FIPS PUB 180-2) 3 术语、定义和缩略语 3.1 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1.1 快速充电模式 fast charging mode 一个由供电设备、线缆和充电设备组成的充电系统，从初始充电状态开始，至充电30分钟，通过提高供电设备的输出电压或输出电流， 实现进入电池的平均电流大于等于3A或总充电量大于等于电池额定容量的60%的充电方式。 3.1.2 初始充电状态 initial charging status 常温条件下，充电设备耗电至自动关机，静置30分钟后，再次接入充电回路的瞬间状态。 3.1.3 普通充电模式 normal charging mode 供电设备额定输出电压为5V，额定输出电流小于3A的充电模式，在此模式下供电设备输出端口D+和D-短路。 学兔兔 标准下载 T/TAF 083-2022 2 3.1.4 快充供电设备 fast charging power device 能够兼容普通充电模式和至少一种快速充电模式的供电设备。 3.1.5 快充充电设备 fast charging device 具有快速充电管理功能，能够兼容普通充电模式和至少一种快速充电模式的充电设备。 3.1.6 快速充电电池 fast charging battery 能够在快速充电系统中使用的电池。 3.1.7 快速充电系统 fast charging system 包含快充供电设备、线缆及快充充电设备（含快充电池） ，并能够在快充模式下进行充电的系统。 3.1.8 数据帧 data frame 数据传输基本单元，包含 1 位数据传输起始位、8 位数据位、1 位数据传输结束位。 3.1.9 数据包 data packets 协议层完整消息数据，包含 Training 字符、消息头、消息主体、CRC 校验等数据帧。 3.1.10 供电设备 source 提供电能，并通过线缆与充电设备连接，比如电源适配器等。 3.1.11 充电设备 sink 通过线缆接收电能的设备，如移动终端、笔记本电脑等。 3.1.12 线缆 cable 用于连接供电设备和充电设备。线缆至少要支持VBUS、D+、D-、GND这四根信号线。如果线缆要支持UFCS的大功率充电模式，还需集成线缆电子标签。线缆电子标签的连接方式，请见6.2章节。 3.1.13 学兔兔 标准下载 T/TAF 083-2022 3 厂家自定义鉴权 vendor defined authentication UFCS充电功率大于设定阈值时，设定阈值由厂商自定义，充电设备必须要执行厂家自定义鉴权。厂家自定义鉴权算法采用SHA256，请参考附录E及文献3。 3.1.14 线缆电子标签 cable electronic label 可以读取该线缆的属性：电源传输能力、数据传输能力等信息的芯片。 3.1.15 通路阻抗 path impedance 供电设备输出端到充电设备输入端这个路径上的阻抗。 3.1.16 UFCS 握手检测 UFCS handshake detection UFCS握手检测是指通过物理电平来识别UFCS握手的一个过程，具体参照6.3章节。 3.1.17 UFCS 识别检测 UFCS identification UFCS识别检测是指通过协议层指令来识别UFCS的一个过程，以确保能正确的识别UFCS并执行UFCS的指令，具体参照8.2.1.1章节。 3.2 缩略语 下列缩略语适用于本文件。 CC 配置通道 Configuration Channel CDP 充电下行端口 Charging Downstream Port CRC 循环冗余码校验 Cyclic Redundacy Check DCP 专用充电端口 Dedicated Charging Port D+ 高电平数据线 Data+ D- 低电平数据线 Data- D+OVP 高电平数据线过压保护 Data+ Overvoltage Protection D-OVP 低电平数据线过压保护 Data- Overvoltage Protection GND 地（电源负极） Ground LSB 最低有效位 Least Significant Bit MSB 最高有效位 Most Significant Bit OCP 过流保护 Over Current Protection OTP 过温保护 Over Temperature Protection OVP 过压保护 Over Voltage Protection Rd+ D+串接阻抗 Resistance of D+ Rd- D-串接阻抗 Resistance of D- RX 串行数据接收 Receiver 学兔兔 标准下载 T/TAF 083-2022 4 SCP 短路保护 Short Circuit Protection TRX 串行数据发送/接收 Transmitter & Receiver TX 串行数据发送 Transmitter UFCS 融合快速充电技术规范 Universal Fast Charging Specification USB 通用串行总线 Universal Serial Bus USB Standard-A 通用串行总线A 型 Universal Serial Bus A USB Micro-B 通用串行总线Micro-B 型 Universal Serial Bus Micro-B USB Type-C 通用串行总线C 型 Universal Serial Bus Type-C UVP 欠压保护 Under Voltage Protection VBUS 总线电压（电源正极） Voltage Bus 4 通用要求 移动终端融合快速充电技术规范（UFCS）中存在供电设备、充电设备和线缆三种类型的设备，设备之间通过 D+、D-通道以全双工方式通信。如图 1 所示。 协议层协议层物物理理层层功率输出功率输出功率输入功率输入应应用用层层应应用用层层物物理理层层接接口口接接口口VBUSD+D-鉴权安全检测供电设备供电设备 线缆线缆 充电设备充电设备协议交互：基线联盟扩展厂商自定义协议层协议层协议交互：基线联盟扩展厂商自定义鉴权安全检测线缆电子线缆电子标签标签 图1 整体框架 物理层：充电协议实现的物理基础，控制数据的发送与接收、CRC 运算、插入/拔出检测、协议握手检测等，详细情况见本文第 6 章节。 协议层：连通供电设备和充电设备，进行信息交互，详细情况见本文第 7 章节。 应用层-充电设备端：充电协议选择、流程、调压策略等；应用层-供电设备端：功率调节，根据充电策略调整供电设备的输出功率；详细情况见本文第 8 章节。 功率输出/功率输入：功率输入输出电路。 接口：遵从 USB 相关规范定义2。 5 电气特性及时序要求 5.1 概述 本章节主要定义了通信的电平规则要求和阻抗规则要求， 通过本章规则说明， 可以保证协议通路的畅通及稳定。 5.2 电气特性 学兔兔 标准下载 T/TAF 083-2022 5 本协议以USB的D+、D-作为通信信号线，对于D+、D-的电平信息，本协议从供电设备侧、充电设备侧、线缆侧分别定义说明。 5.2.1 供电设备侧信号线电平规则 供电设备侧输入信号（D-）和输出信号（D+）的电气规范分别如表1、表2所示。 表1 供电设备侧输入信号（D-）电气规范 输入 最小值 标准值 最大值 条件 单位 高电平 1.40 3.30 3.85 - V 低电平 -0.30 0.00 0.99 - V 注：- 表示不作限制。 表2 供电设备侧输出信号（D+）电气规范 输出 最小值 标准值 最大值 条件 单位 高电平 2.56 3.30 3.60 0uA Io -500uA V 低电平 0.00 0.00 0.50 500uA Io 0uA V 注 1：- 表示不作限制。 注 2：正电流表示电流流入供电设备。 注 3：负电流表示电流流出供电设备。 5.2.2 充电设备侧信号线电平规则 充电设备侧输入信号（D+）和输出信号（D-）的电气规范分别如表3、表4所示。 表3 充电设备侧输入信号（D+）电气规范 输入 最小值 标准值 最大值 条件 单位 高电平 2.31 3.30 3.60 - V 低电平 -0.30 0.00 0.54 - V 注：- 表示不作限制。 表4 充电设备侧输出信号（D-）电气规范 输出 最小值 标准值 最大值 条件 单位 高电平 1.44 3.30 3.60 0uA Io -500uA V 低电平 0.00 0.00 0.50 500uA Io 0uA V 注 1：- 表示不作限制。 注 2：正电流表示电流流入充电设备。 注 3：负电流表示电流流出充电设备。 5.2.3 线缆电子标签信号线电平规则 缺省状态下,D+、D-均为接收功能，此时电平规则见表5和表6所示 学兔兔 标准下载 T/TAF 083-2022 6 表5 线缆电子标签输入电气规则 输入 最小值 标准值 最大值 条件 单位 高电平 1.40 3.30 3.85 - V 低电平 -0.30 0.00 0.99 - V 注：- 表示不作限制。 收到数据后，需要发送数据，此时发送端电平规则如表6所示，具体如何转换角色见6.1章节所述。 表6 线缆电子标签输出电气规则 输出 最小值 标准值 最大值 条件 单位 高电平 1.44 3.30 3.60 0uA Io -500uA V 低电平 0.00 0.00 0.50 500uA Io 0uA V 注 1：- 表示不作限制。 注 2：正电流表示电流流入线缆电子标签。 注 3：负电流表示电流流出线缆电子标签。 5.3 阻抗规则要求 信号通路阻抗要求具体见表 7，包括 D+和 D-信号线阻抗、协议 IC 内部阻抗以及通路总阻抗。 表7 信号通路阻抗规范 阻抗名称 阻抗说明 阻抗要求 D+信号线阻抗 D+串接阻抗 Rd+ 50 D-信号线阻抗 D-串接阻抗 Rd- 50 协议 IC 内部阻抗 IC 内部 D+、D-之间阻抗 Rin 100 总阻抗 Rd+ + Rd- + Rin 200 注：Rin 为 BC1.2 初始阻抗，D+/D-后断开后，阻抗不小于 5M 。 5.4 通信基本时序要求 D+、D-作为协议的信号线，对信号线的时序要求如图 2 所示，具体的参数指标如表 8 所示。 20%80%VOLtRising20%80%VOHVOLtFalling 图2 信号线缆时序要求 学兔兔 标准下载 T/TAF 083-2022 7 表8 信号线缆时序参数要求 参数 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位 上升时间（tRising） CL=200Pf,20%VOH80%VOH - - 1 us 下降时间（tFailing） CL=200Pf,80%VOH20%VOH - - 1 us 5.5 其它要求 本文件定义的快充系统如图 3 所示，VBUS 两端压差要求500mV，GND 两端压差要求250mV，R1 和 R2 为线缆等效电阻。 供电设备充电设备GNDVBUSVBUSGNDR1R2500mV250mV 图3 VBUS 及 GND 端压差要求 6 物理层 6.1 概述 本章节主要定义了 UFCS 中设备连接的物理结构、设备握手检测、信令实现以及基础数据帧结构等物理底层内容，为 UFCS 提供可靠的物理环境。 6.2 物理通道实现 D-D+ 供电设备 线缆 充电设备TX TXRX RXD-D+D-D+RX1TX1 RX2TX2 图4 物理通道实现框图 本规范基于 D+D-数据通道进行通信，如图 4 所示。供电设备端 D+数据线为数据发送方、D-数据线为数据接收方；充电设备端 D+为数据接收方、D-为数据发送方；线缆端 D+D-数据线均支持数据发送与接收，初始状态均为数据接收方，在下述条件下，D+D-角色将发生变化： a） 线缆电子标签初始状态下，当 D+接收到线缆检测指令时，D-引脚将切换为数据发送 TX，D+引脚学兔兔 标准下载 T/TAF 083-2022 8 为数据接收 RX； b） 线缆电子标签初始状态下，当 D-接收到线缆检测指令时，D+引脚将切换为数据发送 TX，D-引脚切换为数据接收 RX； c） 线缆电子标签初始状态下，当 D+D-同时接收到线缆检测指令时，D+引脚将切换为数据发送 TX，D-引脚为数据接收 RX； d） UFCS 模式下，当接收到硬件复位命令时，D+D-恢复至 RX 状态。 物理层的引脚描述见表9。 表9 通信引脚定义 名称 Pin Pin 类型 功能描述 充电设备 D-：TX 输出 串行数据发送 D+：RX 输入 串行数据接收 线缆 D-：TRX1 输入/输出 串行数据发送/接收 D+：TRX2 输入/输出 串行数据发送/接收 供电设备 D-：RX 输入 串行数据接收 D+：TX 输出 串行数据发送 6.3 快充协议握手检测 当供电设备和充电设备通过线缆连接时，首先进行 USB BC1.2 检测1，检测结果为 DCP 设备后，充电设备启动快充协议握手检测，详细方案流程见图 5、图 6 和图 7。供电设备在 DCP 状态下，持续检测充电设备是否启动 UFCS 握手检测。 学兔兔 标准下载 T/TAF 083-2022 9 开始是否满足BC1.2 DCP特性？NY是否检测到D+为高电平？YYD-输出高电平，并持续tDet1按照BC1.2标准流程执行检测到CDP或SDP或其他设备VBUS是否有电压？YND-输出低电平，并持续tDet2D-输出高电平，持续tDet3；D+检测时间 tDpDet？NN检测计数器=1检测计数器 3？YYN检测计数器递增进入UFCS模式（切换到全双工模式）UFCS握手成功UFCS握手失败D+D-进入高阻状态D-输出低电平，持续tDet4以上；启动D+高电平检测； 图5 充电设备 UFCS 握手检测流程 学兔兔 标准下载 T/TAF 083-2022 10 开始（DCP状态）D-是否检测到设定脉冲序列？NY Y释放D+D-短接进入UFCS模式（切换到全双工模式）UFCS握手成功 图6 供电设备端 UFCS 握手检测流程 D+D-tDet1tDet2tDet3tDet4tWaitPingtDataRoleSwitchtSendPing 图7 UFCS 快充握手检测波形图 供电设备在 DCP 状态时， 持续检测 D-信号， 一旦检测到充电设备在 D-上发送预定序列后， 断开 D+D-，并在 tDataRoleSwitch 时间内将 D+D-引脚切换到 UFCS 模式，协议握手检测成功。 供电设备协议握手检测成功，将 D+D-引脚切换到 UFCS 模式后，若在 tWaitPing 时间内，未收到来自充电设备的指令，供电设备首先发送充电设备硬件复位命令，再主动复位至初始状态。 充电设备在设定时间窗内检测到 D+上拉至高电平后， 确认协议握手检测成功， 在 tDataRoleSwitch时间内将 D+D-引脚切换到 UFCS 模式。充电设备在 tSendPing 时间内需向供电设备发送 Ping 消息。 充电设备在握手检测第四信号开始时，启动对 D+信号高电平检测，若超出 tDpDet 仍未检测到 D+上拉至高电平，则此次握手检测失败，可在 tdetRetry 时间内重新启动握手检测，最多检测 3 次。 充电设备尝试 3 次后，依旧未握手检测成功，充电设备侧 D+D-恢复到初始状态（高阻状态） 。协议识别的时序参数设置见表 10。 学兔兔 标准下载 T/TAF 083-2022 11 表10 协议识别时序特性 参数 定义 最小值 典型值 最大值 单位 tDet1 握手检测第一信号持续时间 1.5 2 2.5 ms tDet2 握手检测第二信号持续时间 6 8 10 ms tDet3 握手检测第三信号持续时间 1.5 2 2.5 ms tDet4 握手检测第四信号持续时间 6 8 10 ms tDpDet 充电设备持续检测 D+是否上拉时间 11 - 15 ms tdetRetry 握手检测失败后，可启动重试时间 0 - 10 ms tSendping 充电设备握手成功后，发送 Ping 消息时间 - - 100 ms tWaitPing 供电设备握手成功后，等待 Ping 消息时间 110 - 120 ms tDataRoleSwitch 数据引脚角色切换时间 - - 1 ms 注：- 表示最小和最大值间的任何值。 6.4 物理层通讯机制 6.4.1 数据帧结构 物理层的数据帧结构如图8所示。 Idle Start bit bit bit bit bit bit bit bit End Idle 图8 数据帧结构 6.4.2 空闲状态 当总线处于空闲状态时，信号线处于逻辑“1”状态，表示当前线路上没有信息传送。后续图表中使用“I”表示，数据帧之间Idle时间需大于等于1个数据位时间宽度。 6.4.3 开始位 发出一个逻辑“0”信号，表示传输字符的开始。后续图表中使用“S”表示。 6.4.4 数据位 每一帧数据包含8位逻辑“0”或“1” ，在总线上先发送LSB，后发送MSB。 6.4.5 结束位 它是一个字符数据的结束标志，用1位高电平来表示。后续图表中使用“E”表示。 6.4.6 波特率 学兔兔 标准下载 T/TAF 083-2022 12 本规范中设备，需支持115200、57600、38400bps三个波特率基准档位，其中115200bps为缺省支持档位。 在数据发送方发送数据包时，首先以设定波特率发送Training序列（0 xAA） ，如图9所示，数据发送波特率误差不超过基准挡位的10%，在同一个数据包内，波特率相对误差不超过1%。 数据接收方接收数据包时，针对每个基准档位波特率，波特率误差不超过15%时，接收方需正常响应；当超过基准挡位的20%时，判定波特率错误，不回复当前信号。 I S 0 1 0 1 0 1 0 1 E I 图9 波特率 Training 字符 数据接收方通过对Training字符的计算可获得当前接收数据包的波特率档位以及当前具体波特率值，当前波特率仅用于当前数据包接收，后续发送数据的波特率不跟随接收数据包的波特率。 当发送方多次（至少5次）发送Ping消息，却未接收到反馈信号（ACK或NCK）时，发送方需主动尝试使用其他档位波特率进行通信。如，充电设备以115200 bps波特率发送Ping消息给供电设备，重试多次后仍未接收到反馈信号，则充电设备可将波特率更换为57600 bps重新发送Ping信号。若所有波特率档位均尝试失败，数据发送方需主动发送硬件复位信号，退出UFCS模式。 当数据接收方接收到其他档位波特率Ping消息且CRC正确时，在后续消息发送时，应选择变更后的波特率发送消息。如充电设备与供电设备当前通信波特率为115200bps，若供电设备接收到以57600 bps波特率发送的Ping消息，则充电设备后续应以57600bps波特率发送消息。 6.4.7 数据传输 6.4.7.1 发送 空闲状态时，线路处于高电平，当收到发送指令后，拉低TX线路一个数据位（1 bit）的时间以启动通信，接着数据按低位到高位依次发送，数据发送完毕后，拉高TX线路一个数据位时间以停止发送，一帧数据发送完成。 一帧数据中包含1 bit起始位、8 bit数据位、1 bit停止位。数据帧间IDLE状态持续时间需要满足大于等于1Bit宽度，时序要求如图10所示。 图10 数据帧间时序要求 一个数据包包括多个数据帧。 Tx发送数据包之间的IDLE态需要满足大于等于2ms， 时序要求如图11。 图11 数据包间时序要求 学兔兔 标准下载 T/TAF 083-2022 13 6.4.7.2 接收 空闲状态时，线路处于高电平，当检测到线路的下降沿（高电平变为低电平）时说明线路有数据传输。按照约定的波特率从低位到高位接收数据，8位数据接收完毕后，线路拉高，一帧数据发送完成。 一帧数据中包含1 bit起始位、8 bit数据位、1 bit停止位。 为提高通信可靠性，增加数据帧超时保护功能。数据帧内，超过tFrameReceive时间未收到结束位，数据接收状态机需恢复到空闲状态，以重新接收新的数据包。数据帧之间，超过tFrameReceive时间未接收到下一帧数据，数据接收状态机需恢复到空闲状态，以重新接收新的数据包。数据帧内、帧间超时参数时序如图12，参数定义见表11。 图12 数据帧内、帧间超时参数时序 表11 数据帧内、帧间超时参数定义 名称 定义 最小值 典型值 最大值 单位 tFrameReceive 数据帧内、帧间接收超时时间 500 600 700 us 6.5 循环冗余校验（CRC） 数据发送器会对消息头和消息主体数据进行循环冗余校验（CRC），得到一个字节CRC值，将其添加到每个数据包末尾，使用的多项式为：X8+ X5 + X3+1（0 x29），CRC-8算法见附录A。 数据接收端需要计算接收的数据的循环冗余校验（CRC），并和数据包收到的循环冗余校验（CRC）字节进行对比。 6.6 数据包格式 6.6.1 控制消息 控制消息包由消息头、 控制命令和 CRC 校验组成， 由高字节到低字节依次发送， 格式如图 13 所示。 S Training E I S 消息头消息头-高高 E I S 消息头消息头-低低 E I S 控制命令控制命令 E I S CRC E I 图13 控制消息数据包格式 6.6.2 数据消息 数据消息包由消息头、数据长度、数据和 CRC 校验组成, 由高字节到低字节依次发送，格式如图14 所示。 S Training E I S 消息头消息头-高高 E I S 消息头消息头-低低 E I S 数据命令数据命令 E I 数据长度数据长度N E I S 数据数据N-1 E S 数据数据0 E I S CRC E I 图14 数据消息数据包格式 学兔兔 标准下载 T/TAF 083-2022 14 6.6.3 厂家自定义消息 厂家自定义消息包由消息头、保留位、数据信息和 CRC 校验位组成，由高字节到低字节依次发送。其中保留位默认值为 0 x0000。自定义消息数据包格式如图 15 所示。 S Training E I S 消息头消息头-高高 E I S 消息头消息头-低低 E I S 保留保留-高高 E I S 保留保留-低低 E I S 数据长度数据长度N E I S 数据数据N-1 E S 数据数据0 E I S CRC E I 图15 自定义消息数据包格式 6.7 物理层消息应答机制 ACK、NCK 消息是对接收到消息（非 ACK、NCK 消息）进行 CRC 校验后自动回复的特殊控制消息，用于通知收到一个消息；针对接收到的消息回复 ACK/NCK 机制,存在下述两种方式。 方式 1：验证设备类型（消息头的设备类型是否是接收方的设备类型）和 CRC 校验： a) 满足三者条件之一：收到 ACK、收到 NCK 或验证设备类型不通过，不回复消息； b) 同时满足条件：收到非 ACK/NCK 消息、验证设备类型通过和 CRC 验证通过，则发送 ACK； c) 同时满足条件：收到非 ACK/NCK 消息、验证设备类型通过和 CRC 验证不通过，则发送 NCK； 方式 2：验证设备类型（消息头的设备类型是否是接收方的设备类型） 、消息类型、数据长度和 CRC校验： a) 满足五者条件之一：收到 ACK、收到 NCK、验证设备类型、消息类型或数据长度不通过，不回复消息； b) 同时满足条件：收到非 ACK/NCK 消息，验证设备类型通过、消息类型和数据长度验证通过，CRC 验证通过，则发送 ACK； c) 同时满足条件：收到非 ACK/NCK 消息，验证设备类型通过、消息类型和数据长度验证通过，CRC 验证不通过，则发送 NCK； 以上两种方式均可使用，针对消息数据收发异常场景，两种处理方式导致的不同行为，参考章节