【WPC】Qi-v1.3.3-comms-physical

文章目录前言一、约束二、功率配置三、负载调制一、调制方案二、比特编码方案三、字节编码方案四、数据包结构1、包头2、消息3、校验和4、数据包的正确接收5、数据包的开始和结束四、频移键控一、调制方案二、比特编码方案三、字节编码方案四、数据包结构1、包头2、消息3、校验和4、数据包的正确接收5、数据包的开始和结束五、响应模式五、参考资料前言无线充电是无需物理导线连接通过电磁场隔空传递电能的技术其中Qi基于电磁感应技术使用发射端Tx线圈通高频交流电产生交变磁场为接收端Rx线圈感应磁场生成电流整流后为电池供电。本文介绍Qi-v1.3.3-comms-physical的内容。一、约束一、数字表示实数使用数字 0-9、小数点可选指数部分。十进制整数使用数字 0-9。十六进制整数使用十六进制数字 0-9 和 A-F除非另有说明前缀为 0x。单位特值使用单词 ZERO 和 ONE。二、公差除非另有说明Qi 规范中的所有数值均为精确规定不隐含任何公差。三、数据包中的字段存储在数据包字段中的数值采用大端格式。较高有效位存储在较低字节偏移量中。四、文本字符串表示文本字符串由可打印 ASCII 字符序列组成范围 0x20 至 0x7E用双引号括起。字符串存储在数据结构的字段中第一个字符位于最低字节偏移量必要时在字段末尾填充 ASCII NUL0x00字符。示例文本字符串 “WPC” 存储在一个 6 字节字段中字符序列为‘W’, ‘P’, ‘C’, NUL, NUL, NUL。文本字符串 “M:4D3A” 存储在一个 6 字节字段中字符序列为‘M’, ‘:’, ‘4’, ‘D’, ‘3’, ‘A’。五、数据包的简写表示在许多情况下Qi 规范使用以下简写表示法引用一个数据包其中 MNEMONIC 表示《通信协议》文档中定义的数据包助记符 modifier 表示数据包某字段中的特定值。《通信协议》文档中的数据包定义中列出了修饰符的含义。示例EPT/0x01 表示一个“End Power Transfer”数据包其“End Power Transfer code”字段设置为 0x01。二、功率配置功率配置决定了电力发射器与电力接收器之间的兼容性等级。下表定义了可用的功率配置。术语定义BPP PTx基础功率配置电力发射器。EPP5 PTx扩展功率配置但功率能力限制为 5W 的发射器。EPP PTx扩展功率配置电力发射器。BPP PRx基础功率配置电力接收器。EPP PRx扩展功率配置电力接收器。三、负载调制本节定义了电力接收器到电力发射器通信接口的物理层和数据链路层。电力接收器使用反向散射调制Backscatter Modulation与电力发射器通信。为此接收器调制其从功率信号中消耗的功率量。发射器通过检测初级线圈上的电流和/或电压的调制来识别这种变化。换句话说接收器和发射器使用调幅功率信号提供一条从接收器到发射器的通信信道。一、调制方案接收器应调制其从功率信号中消耗的功率量使得初级线圈电流和/或初级线圈电压呈现两种状态HI 状态 和 LO 状态。一个状态的特征在于在至少 t_s 毫秒内幅度在某个变化量 Δ 范围内保持恒定。如果接收器与 A10 或 MP-A1 型发射器的初级线圈正确对齐并且对于所有合适的负载至少应满足以下三个条件之一HI 与 LO 状态下初级线圈电流的幅度差 ≥ 15 mAHI 与 LO 状态下初级线圈电压的幅度差 ≥ 200 mV初级线圈电流在对应驱动半桥逆变器的控制信号四分之一周期的时间点测量。在转换期间初级线圈电流和电压未定义。二、比特编码方案接收器应使用差分双相编码方案将数据比特调制到功率信号上。为此接收器应将每个数据比特对齐到一个内部时钟信号的完整周期 t_CLK使得数据比特的开始与时钟信号的上升沿对齐。该内部时钟信号的频率应为 f_CLK (2 ± 4%) kHz。注接收器负载上的纹波会在发射器电流上产生纹波可能导致发射器出现比特错误。如果该纹波的频率接近调制频率 f_CLK比特错误数量可能特别高。ONE 比特在功率信号中编码为两次跳变。第一次跳变与时钟上升沿对齐第二次跳变与时钟下降沿对齐。ZERO 比特在功率信号中编码为一次跳变该跳变与时钟上升沿对齐。三、字节编码方案接收器应使用 11 位异步串行格式 传输一个数据字节。该格式包括起始位、字节的 8 个数据位、一个奇偶校验位和一个停止位。起始位ZERO数据位顺序最低有效位LSB优先奇偶校验奇校验。如果数据字节中包含偶数个 ONE则奇偶校验位设为 ONE否则设为 ZERO。停止位ONE四、数据包结构接收器应使用数据包与发射器通信。一个数据包由 4 部分组成前导码、包头、消息和校验和。前导码最少 11 位最多 25 位全部为 ONE按 ASK 调制方案编码。前导码使发射器能够同步到来的数据并准确检测包头的起始位。包头、消息、校验和由三个或更多字节组成按 ASK 字节编码方案编码。发射器在以下条件下应认为数据包已正确接收检测到至少 4 个前导码位后跟一个起始位在组成数据包的任何字节包括包头、消息字节和校验和字节中未检测到奇偶错误检测到校验和字节的停止位校验和字节一致。如果数据包未正确接收发射器应丢弃该数据包不使用其中任何信息。注在 ping 阶段以及识别和配置阶段这通常会导致超时从而使发射器移除功率信号。1、包头包头为单个字节指示数据包类型。同时包头隐含地提供了消息的长度。消息的字节数根据包头的值计算。2、消息接收器应确保数据包中的消息与包头指示的数据包类型一致。消息的第一个字节 B0 紧随包头之后。3、校验和校验和为单个字节使发射器能够检查传输错误。发射器应按下式计算校验和其中 C 为计算出的校验和H 为包头字节B0, B1, …, Blast 为消息字节。如果计算出的 C 与数据包中包含的校验和字节不相等则发射器应判定校验和不一致。4、数据包的正确接收发射器应且仅应在以下条件同时满足时判定正确接收到数据包每个数据字节的起始位和停止位正确每个数据字节的奇偶校验位正确数据包末尾的校验和值正确。如果未正确接收发射器应丢弃该数据包并按未收到处理。注上述要求意味着发射器不会对错误接收到的简单查询数据包或数据请求数据包做出响应。5、数据包的开始和结束下图放大了数据包开始和结束部分显示了多个前导码位、第一个起始位和最后一个停止位。数据包开始的参考时间第一个起始位ZERO开始处的边沿。数据包结束的参考时间最后一个停止位ONE中点处的边沿。在传输包含奇数个数据字节的数据包后通信信号会多出一个额外的边沿。该边沿不是数据包的一部分而是由接收器关闭其调制器引起的。四、频移键控电力发射器使用频移键控与电力接收器通信即发射器调制功率信号的工作频率。本节定义发射器到接收器通信接口的物理层和数据链路层。数据链路层同时支持数据包和响应。一、调制方案发射器应将其工作频率在未调制状态的 f_op 和调制状态的 f_mod 之间切换。这两个频率之间的差异由两个参数表征极性决定 f_mod 与 f_op 的差值为正还是负。注在配置数据包或请求字段设为 0x03FSK 参数的特定请求数据包中接收器将正极性编码为 ZERO负极性编码为 ONE。另外负极性通常会增加次级线圈感应电压应谨慎使用。深度决定 f_op 与 f_mod 之间差值的大小。注配置数据包和特定请求数据包请求 0x03FSK 参数使用 2 位无符号整数值编码调制深度。对于任何给定的工作频率 f_op并根据极性和深度参数应选择 f_mod使得 f_mod 的一个周期与 f_op 的一个周期的时间差在表 6 定义的范围内。注表中的最小时间差对应 32 MHz 时钟的一个周期。二、比特编码方案发射器应使用差分双相编码方案将数据比特调制到功率信号上。为此发射器应将每个数据比特对齐到功率信号频率的 512 个周期。ONE 比特在功率信号频率中编码为两次跳变。第一次跳变发生在比特开始时第二次跳变发生在比特的第 256 个周期处。ZERO 比特在功率信号频率中编码为一次跳变发生在比特开始时。接收器应能够解码使用 253 到 259 个功率信号周期含编码的 FSK 数据比特。三、字节编码方案发射器应使用 11 位异步串行格式 传输一个数据字节。该格式包括起始位、8 个数据位、一个奇偶校验位和一个停止位。起始位ZERO。数据位顺序最低有效位LSB优先。奇偶校验偶校验。如果数据字节中包含奇数个 ONE奇偶校验位设为 ONE否则设为 ZERO。停止位ONE下图以值 0x35 为例显示了包含每个比特的差分双相编码的数据字节格式。发射器应连续发送所有比特两个连续比特之间无停顿。先发送起始位最后发送停止位。四、数据包结构发射器应使用数据包与接收器通信。一个数据包由一系列字节组成发射器应连续发送即两个连续字节之间无停顿。一个数据包由三部分组成包头、消息和校验和。包头、消息和校验和由三个或更多字节组成。接收器在以下条件下应认为数据包已正确接收在组成数据包的任何字节包括包头、消息字节和校验和字节中未检测到奇偶错误检测到校验和字节的停止位校验和字节一致。如果未正确接收接收器应丢弃该数据包不使用其中任何信息。1、包头包头为单个字节指示数据包类型并隐含提供消息长度。消息字节数根据包头的值计算按下表所示。2、消息发射器应确保数据包中的消息与包头指示的数据包类型一致。消息的第一个字节 B0 紧随包头之后。3、校验和校验和为单个字节使接收器能够检查传输错误。发射器应按下式计算校验和其中 C 为计算出的校验和H 为包头字节B0, B1, …, Blast 为消息字节。如果计算出的 C 与数据包中的校验和字节不相等接收器应判定校验和不一致。4、数据包的正确接收接收器应且仅应在以下条件同时满足时判定正确接收到数据包每个数据字节的起始位和停止位正确每个数据字节的奇偶校验位正确数据包末尾的校验和值正确。如果未正确接收接收器应丢弃该数据包并按未收到处理。5、数据包的开始和结束下图放大了数据包开始和结束部分显示了第一个起始位和最后一个停止位。数据包开始的参考时间第一个起始位ZERO开始处的边沿。数据包结束的参考时间最后一个停止位ONE中点处的边沿。五、响应模式当接收器发送一个简单查询数据包时发射器以一个响应模式进行响应。下表和下图定义了四种可能的 8 位响应模式。注与数据字节不同响应模式不包含起始位、奇偶校验位和停止位。由于其结构接收器可以使用相对简单的解码逻辑区分不同的响应模式。五、参考资料Qi-v1.3.3