USB PD物理层基础：CC线上的“悄悄话”

大家好，欢迎来到第二章。今天咱们聊聊USB PD的物理层。

说实话，很多做嵌入式的朋友，一开始都被这个物理层绕晕过。我当年第一次看PD协议时，也盯着CC线上的波形发过呆。但搞懂了这一章，后面解析消息就容易多了。

物理层说白了，就是消息怎么在一条线上传过去。USB PD用的不是普通的USB D+/D-，而是CC线。

2.1 CC线：不只是检测连接

CC线，全称Configuration Channel。很多人以为它只用来检测有没有插拔。其实它的任务有三项：

• 连接检测：判断Source和Sink是否真的连上了。
• 角色识别：哪个是供电方，哪个是受电方。
• 通信通道：传输PD消息。

嗯，这里要注意。CC线是单线双向通信，不是差分对。所以抗干扰能力比D+/D-弱一些，但好在距离短。

2.2 BMC编码：类似于数字“摩尔斯电码”

CC线上传数据，用的是BMC编码（Biphase Mark Code）。听着玄乎，其实原理很简单。

你想想看，BMC编码就是靠跳变来表示数据：

• 发送逻辑“1”：每个bit周期中间加一次跳变（电平翻转）。
• 发送逻辑“0”：每个bit周期开头加一次跳变，中间不变。

不管发什么，每个bit周期开头都跳变一次。这样接收方就能靠这个跳变来恢复时钟，不用额外传时钟信号。

我做过一个项目，因为时钟对不上，解码出来的数据全是乱的。后来发现是BMC编码的上升沿不够陡，接收端没识别出来。所以硬件上要保证上升时间尽量短。

2.3 电压电平：讲“悄悄话”的音量

BMC编码的信号，在CC线上是有电压范围的。Source端和Sink端的电平还不一样。

这里有个关键点：Source通过Rp上拉到3.3V或5V，Sink通过Rd下拉到GND。所以CC线上的静态电压，取决于Rp和Rd的分压。

BMC信号就是在那个静态电压上叠加一个较小的交流摆幅。如果你测到的BMC信号幅度太小，很可能是Rp/Rd配错了。

2.4 Rp/Rd电阻配置：握手的第一步

Rp和Rd不仅仅是上拉下拉那么简单。它们的值决定了供电能力和角色。

Source端的Rp有三种值：

• 10 kΩ（对应81 mA电流，老式Type-C）
• 22 kΩ（对应180 mA，USB 2.0或3.0）
• 56 kΩ（对应36 mA，仅支持USB 2.0且不带PD）

Sink端只有一个Rd：5.1 kΩ ±1%（虽然标准允许±5%，我建议用1%的，避免误判）。

为什么会这样？因为CC线上的电压被分压后，Source就能判断Sink类型：

• Rd接在CC1上，说明Sink选了CC1作为通信通道。
• 如果检测到Rd，说明支持PD。
• 如果开路或短路，Source会认为连接异常。

知识体系结构图

下面这张图，我把物理层的四个核心部分串起来了：

从图上可以看明白：CC线是“高速公路”，BMC编码是“通信协议”，电压电平是“路上的信号灯”，Rp/Rd是“收费站”——这四个东西合在一起，USB PD才能正常跑起来。

我建议你调试时，先确认CC线上能看到稳定的BMC信号，再去看协议层。如果物理层就断了，上层怎么调都白搭。