PD 描述符结构详解
聊 USB PD 协商，如果你不懂描述符结构，那基本就是盲人摸象。我记得刚接触 PD 协议时，盯着抓到的报文看了半天，满眼都是“怎么这么多 0x00”。后来才明白，是我根本没看懂 PDO 里的每个 bit 在说什么。
这一章，我们就把 Source Capabilities 和 Sink Capabilities 拆开来，一个个字段过一遍。你放心，不需要背，理解了逻辑，以后看任何 PD 报文你都能一眼找到问题。
Source Capabilities 的结构
Source 端第一次协商会先发一个 Source Capabilities 消息。这个消息里面包含若干个 PDO（Power Data Object），每个 PDO 就是一条供电能力声明。说白了，就是充电器告诉设备：“我能给这些电压电流组合，你选一个。”
每个 PDO 固定 32 位，但根据供电类型不同，bit 分配完全不同。我个人习惯把 PDO 分成三大类：
- 固定供电 (Fixed Supply)：大部分充电器常用的类型，比如 5V/3A、9V/2A。
- 可变供电 (Variable Supply)：电压和电流可以在指定范围内调整，多见于一些老款 PD 充电器。
- 电池供电 (Battery Supply)：用于大功率场景，比如笔记本充电，电压和电流范围更宽。
我们看一个固定供电 PDO 的位域结构（参考 USB PD 3.1 规范）：
固定供电 PDO 位分配 (31..0)
| 位范围 | 字段名 | 说明 |
|---|---|---|
| 31:30 | 保留 (Reserved) | 必须为 00 |
| 29:28 | 供电类型 (Fixed Supply = 00) | 00 表示固定供电 |
| 27:20 | 电压 (Voltage, 50mV/step) | 数值 × 50mV，例如 100 = 5V |
| 19:10 | 电流 (Current, 10mA/step) | 数值 × 10mA，例如 300 = 3A |
| 9:0 | 标志位 | bit9 双角色、bit8 快速角色交换、bit7 备用等 |
举个例子：你抓到一个 PDO 原始值是 0x000191C8，怎么拆？
0x000191C8 = 0b 0000 0000 0000 0001 1001 0001 1100 1000
位31:30 = 00 → 保留
位29:28 = 00 → Fixed Supply
位27:20 = 0000 0110 → 6 → 电压 = 6 × 50mV = 0.3V? 不对，继续看。
等等，我搞错了。应该从最高位开始数起：
位31:30 (bits 31-30) = 00
位29:28 (bits 29-28) = 00 (Fixed Supply)
位27:20 (bits 27-20) = ? 我们换种方式：
0x000191C8 按字节拆：0x00 0x01 0x91 0xC8
二进制：0000 0000 | 0000 0001 | 1001 0001 | 1100 1000
bits 27:20 对应第1、2字节的低半？其实规范是按小端序定义的，但在报文里 PDO 是 big-endian 传输。我建议直接看规范原文。这里我们记住：固定供电的电压字段占8位，电流占10位。
实际项目中，我更推荐用工具解析。不过你手动算一次，以后调试起来心里有数。
Sink Capabilities 的结构
Sink 端在接收到 Source Capabilities 后，会回复一个 Request 消息。这个消息包含的 RDO（Request Data Object）也是 32 位，但结构大不同。
我遇到过一个坑：设备请求的电压电流必须和 Source 提供的一个 PDO 匹配，否则 Source 会拒接。嗯，这里要注意——不是随便填的。
RDO 的主要字段：
- Object Position (bits 31:28)：指明你要选第几个 PDO（1-based）。比如 Source 发了两个 PDO，你填 1 就是选第一个。
- Operating Current (bits 19:10)：请求的工作电流，单位 10mA。
- Max Current (bits 9:0)：允许的峰值电流，一般和 Operating Current 相同。
- 还有一些标志位，比如 GiveBack、Capability Mismatch 等，用于快速角色交换或错误处理。
我的习惯：调试时先看 Object Position 对不对。有一次产线反馈充电器一直无输出，结果发现设备选了位置 2 而充电器只发了 1 个 PDO——Source 收到后直接发拒绝。改固件后立马正常。
PDO 类型对比
三种 PDO 的适用场景差异很大，我整理了一张表方便你查阅：
| 类型 | 电压表示 | 电流/功率表示 | 典型应用 |
|---|---|---|---|
| Fixed Supply | 固定电压，50mV/步 | 最大电流，10mA/步 | 手机充电、小功耗设备 |
| Variable Supply | 最小/最大电压，50mV/步 | 最大电流，10mA/步 | 老款 PD 充电器、可调压适配器 |
| Battery Supply | 最小/最大电压，50mV/步 | 最大功率（以 mW 为单位） | 笔记本、大功率充电站 |
你想想看，如果你需要支持 20V/5A 这种大功率，用 Fixed Supply 其实也够，但 Battery Supply 的功率范围更宽，而且可以用更少的 PDO 覆盖更多场景。我个人喜欢在固件里同时放一个 Fixed Supply（5V/3A）给兼容设备，再加一个 Battery Supply（5-20V @ 100W），这样基本都能握手成功。
流程图：Source Capabilities 消息内的 PDO 组织
我们用一个 SVG 把整条消息的结构画出来，这样更直观。
我曾经调试过一个设备，Source 明明发了 3 个 PDO，设备却一直无法协商 9V。后来抓日志发现，设备只解析了第一个 PDO，因为代码里写死了“只读取一个 PDO”。所以牢记：一定要循环处理整个 PDO 数组，不要想当然。
Sink 端的 RDO 细节
Sink 端发回 Request 消息时，RDO 里还有一个容易被忽略的字段：Capability Mismatch（位 28）。如果 Sink 发现 Source 提供的所有 PDO 都不满足自己的要求，就会把这个位置 1，然后 Source 可以决定是否提供一个新的 Capabilities 或者断开。我在项目中见过有些充电器收到 Mismatch 后直接无响应，其实就是人家没实现这一条。
避坑：不要依赖 Capability Mismatch 来做重协商。最好的做法是 Source 端主动根据设备的需求调整 PDO 顺序或者提供更符合的电压等级。我曾经在这里栽过——设备反复发 Mismatch，充电器不理，导致循环超时，最后强制重启才解决问题。
简单总结一下本章核心：
- PDO 是 Source 的供电能力声明，每个 32 位，类型不同位域不同。
- RDO 是 Sink 的供电请求，必须引用一个存在的 PDO 位置。
- 解析时注意字节序和位偏移，推荐用规范附录里的位图。
- 实际工作中多看看有问题的抓包，你会发现大多数协商失败都是描述符写错了。
嗯，这一章就到这里。你只要把上面几种 PDO 的结构记熟，后面看任何 PD 报文都能快速定位问题。