手机如何实现边充电边传输数据？

Zenas

日常我们在手机连接电脑或者U盘传输数据的时候，虽然都是传输数据，但是主从关系是不同的，在手机连接电脑的时候可以同时给手机充电，而连接U盘的时候是手机提供电力给U盘，造成这种区别到底是由什么控制呢？

首先我们要知道数据和供电是两个角色，数据和供电都有主从关系。就拿手机的Type-C接口来说，接口里搭载的PD协议里定义了 Data Role 和 Power Role 。

在USB2.0端口的Data Role里，USB根据数据传输的方向定义了HOST/Device/OTG三种角色，其中OTG即可作为HOST，也可作为Device，在Type-C中，也有类似的定义，只是名字有了些许修改。

1.DFP(Downstream Facing Port)：

下行端口，可以理解为Host或者是HUB，DFP提供VBUS、VCONN，可以接收数据。在协议规范中DFP特指数据的下行传输，笼统意义上指的是数据下行和对外提供电源的设备。

2.UFP（Upstream Facing Port）：

上行端口，可以理解为Device，UFP从VBUS中取电，并可提供数据。典型设备是U盘，移动硬盘。

3.DRP（Dual Role Port）：

请注意DRP分为DRD(Dual Role Data)/DRP(Dual Role Power)双角色端口，类似于以前的OTG，DRP既可以做DFP(Host)，也可以做UFP(Device)，也可以在DFP与UFP间动态切换。典型的DRP设备是笔记本电脑。设备刚连接时作为哪一种角色，由端口的Power Role（参考后面的介绍）决定；后续也可以通过switch过程更改（如果支持USB PD协议的话）。

而在Type-C的Power Role里，同样根据USB PORT的供电（或者受电）情况，USB Type-C将port划分为Source、Sink等power角色

Power Role 详细可以分为：

1.Source Only

2.默认Source，但是偶尔能够通过PD SWAP切换为SINK模式

3.Sink Only

4.默认SINK，但是偶尔能够通过PD SWAP切换为Source模式

5.Source/SINK 轮换

6.Sourcing Device （能供电的Device，显示器）

7.Sinking Host（吃电的Host，笔记本电脑）

USB Type-C的插座中有两个CC脚，以下的角色检测，都是通过CC脚进行的，但是对于插头、或者线缆正常只有一个CC引脚，两个端口连接在一起之后，只存在一个CC引脚连接，通过检测哪一个CC有连接，就可以判断连接的方向。如果USB线缆中有需供电的器件，其中一个CC引脚将作为VCONN供电。

CC引脚有如下作用：

1.检测USB Type-C端口的插入，如Source接入到Sink

2.用于判断插入方向，翻转数据链路

3.在两个连接的Port之间，建立对应的Data Role

4.配置VBUS，通过下拉电阻判断规格，在PD协商中使用，为半双工模式

5.配置VCONN

6.检测还有配置其他可选的配置模式，如耳机或者其他模式

再回到实际应用中，正常来说Power Role和Data Role都是同步的，比如手机连接U盘的时候，手机的Power Role是DFP，Data Role也是做host；当手机连接笔记本，手机的Power Role是UFP，Data Role也是做device。如果要让手机Power Role做UFP，Data Role做host就需要用到PD协议芯片切换。
我们拿乐得瑞科技推出的PD协议芯片LDR6028举例，看看是如何实现边充电边传输数据？

手机和PD协议芯片LDR6028都属于DRP，都是双角色端口。想实现边充电边传输数据的状态，需要LDR6028跟手机进行PD协议沟通切换Power Role和Data Role。切换成功后的状态，手机的Data Role是做DFP（Host 主机），Power Role是做Sink（UFP 受电方）。

在没做角色切换之前，sink（受电方）只能是UFP（从机），source（供电方）只能是DFP（主机），例如手机接U盘的时候，手机作为source（供电方），U盘作为sink（受电方），所以手机会放电给U盘使用。

为了达到边充电边传输数据的状态，PD协议芯片LDR6028有两种做法：

1.PR_Swap（Power Role Swap 供电角色切换）：

第一种是手机的数据角色保持不变，仅切换供电角色，就能实现手机边充电边传输数据，这种做法有个好处就是数据不用重连，连接听歌或者投屏的时候，插上充电数据不掉，体验非常好。
2.DR_Swap（Data Role Swap 数据角色切换）：

第二种是手机的供电角色保持不变，仅切换数据角色，也可以实现手机边充电边传输数据，但是这种做法因为是切换数据角色，所以数据传输过程中会强制中断再重连，就像投屏的时候黑屏一下又恢复正常，体验并没那么好。
那么有人就会问了，都用第一种PR_Swap体验好不就行了，但是事实并没有那么简单，目前市面上的手机型号五花八门，而且不少手机的PD协议做的并不规范，在角色切换过程中出现的问题也千奇百怪，只用第一种PR_Swap可能会沟通失败，导致无法切换角色，所以退而求其次，想成功边充电边传输数据，有时候是不得不采用第二种DR_Swap的。
总结：
在这个科技急速发展的时代，手机的功能越来越强大，我们可以用手机连接各种外设实现不同的需求，比如连接显示器投屏，连接麦克风直播，连接VR眼镜等等，但手机只有一个Type-C接口，而连接外设的时候耗电速度惊人，所以实现边充电边传输数据显得尤为重要。