USB供电日：应对验证挑战

作者：Kavya Udatala、Santosh Moharana和Deepak Nagaria

通用串行总线 （USB） 始于 1990 年代中期，旨在标准化计算机外围设备与 PC 的连接，用于通信和供电。如今，它已在各种设备和电器上变得司空见惯，包括智能手机、智能电视、汽车和视频游戏机。USB已经有效地取代了各种早期的接口，例如速度高达10GB/s的串行和并行端口（使用USB 3.1），以及用于便携式设备的单独电源充电器。

新的 USB 供电 （PD） 规范通过通过各种电缆型材（从 C 型无标记电缆到 C 型电子标记电缆）提供 60W （3A @ 20V） 至 100W （5A @ 20C） 的功率，将其提升到一个新的水平。这种供电能力的增加充分支持高功耗设备，显著减少电池充电时间，并将系统从交流适配器中解放出来，以实现更无电缆的使用寿命。

如果您正在设计或验证包含USB供电功能的SoC，则确实需要PD的验证IP（VIP），该IP支持丰富的规范，易于验证和调试，并支持您解决PD支持带来的验证挑战。

您可以在此处了解有关 Synopsys VC VIP for USB Power Delivery 的更多信息。

USB 供电系统架构

验证基于 USB 供电的设计

在这里，我们将讨论USB PD中的一些功能，以及它们带来的验证和调试挑战：

1） USB-PD 2.0 支持电缆插头主用和电缆插头双主电源配置，除了 UFP 和 DFP。

验证挑战：

DFP DUT 应能够使用所需类型的 SOP 数据包帧与 UFP、电缆插头主用和电缆插头双主电源进行通信，并为每个设备或电缆插头维护不同的协议堆栈。

如果 UFP 或电缆插头，DUT 应该能够接受并响应定向到它的消息。

验证 IP 应能够充当 DFP、UFP 或电缆插头并与 DUT 通信

2） 数据包成帧中使用的 SOP 模式根据数据包的接收方进行区分。DFP 到 UFP 通信使用 SOP 模式，DFP 到 Cable Plug Prime 使用 SOP' 模式，DFP 到 Cable Plug Double Prime 使用 SOP”。

验证挑战：

DFP 需要针对支持的 SOP 类型进行可配置。

VIP 应该能够配置支持的 SOP 类型并做出相应的响应。它应该忽略未定向到它的消息。

3） 总线空闲和避免冲突：对于 BMC 信令，如果在 tTransitionWindow 中未检测到 nTransitionCount 转换，则总线被视为空闲。为了避免总线上的数据包冲突，定义了 tInterFrameGap。帧间间隙时间指定发送器在传输数据包的最后一位后再次开始传输之前必须等待的最短时间。

验证挑战：

Phy Tx 在开始传输之前必须注意总线空闲情况。此外，发射器必须遵循两个连续数据包之间的帧间间隔时序。

4） 供应商定义的消息 （VDM） 允许供应商交换规范未定义的信息，可用于启用电缆功能的备用模式和发现电缆功能。

验证挑战：

DUT 应该能够发送或响应端口伙伴发送的 VDM，如果不受支持，应该能够忽略它们。

VIP 应该能够将 VDM 发送到 DFP/UFP 或电缆插头，并且在以端口或电缆插头的角色运行时应该能够接受 VDM。

用于 USB 供电的 Synopsys VC 验证 IP 可以为您做什么

用于 USB 供电的 Synopsys VC 验证 IP 旨在彻底验证 USB PD 是否符合 1.1 和 2.0 规格以及 C 型功能。USB PD VIP 将 PD 系统架构（如上图所示）映射到一个具有 3 层的代理（单协议栈）。它还实现了电缆插头功能（SOP'和SOP''）来验证PD堆栈。VIP提供丰富的测试平台和验证功能，包括协议服务、物理服务、策略管理器服务、层的缩减模式、回调、异常和错误注入功能，可轻松编写任何有效和无效的测试场景。

审核编辑：郭婷