基于CH32X035开发 PD(Sink/Source/DRP )应用

txc

• 芯片简介：
  
  

沁恒微电子最新推出基于青稞RISC-V 内核设计的工业级微控制器CH32X035，CH32X035内置 USB 和 PD PHY，支持 USB Host主机和 USB Device设备功能、USB PD及type C快充功能，内置可编程协议I/O控制器，提供了2 组OPA 运放、3组CMP电压比较器、4组USART串口、I2C、SPI、多组定时器、12位ADC、14 路Touchkey等丰富外设资源。

• 应用功能介绍：
  
  

小编选取了CH32x035G8U6进行了相关应用的开发，例程目前可实现：
1、Sink端诱骗充电器输出不同的电压、

2、Source端对外给用电设备充电、

3、单C口DRP充放电、

针对三种不同的运行模式，工程中使用了宏定义进行相关功能的配置，仅需设置宏定义 PD_START_MODE 对应的参数值即可启动相关模式。

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#ifndef  PD_START_MODE

#define  START_SINK            0
#define  START_SOURCE      1
#define  START_DRP              2
#define  PD_START_MODE     START_DRP

#endif

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例： PD_START_MODE     START_SINK            工程运行Sink模式

        PD_START_MODE     START_SOURCE      工程运行Source模式

        PD_START_MODE     START_DRP              工程运行DRP模式

• 硬件工程文件：
  
  

1、CH32x035G8U6-DRP-1V0原理图：



2、CH32x035G8U6-DRP-1V0 PCB：



3、PCB工程简介
       CH32x035的CC引脚内部无5.1K下拉，所以采用外挂的形式来兼容Sink和DRP应用（两者需要5.1K下拉的存在），原理图中使用 PC0 引脚来控制 CC控制端口的下拉电阻 1：开启  0：关闭，后期设计可按需选择控制引脚。使用PC18来VBUS控制端口 MOS的开断  1：开启  0：关闭，（注：这里是我的设计失误，因使用了PC18导致SWD调试无法使用，后期设计需注意规避）

• 软件工程文件：
  
  

工程文件主要划分为： PD操作函数：

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/* Function extensibility */
void PD_Sink_Mode(void);                 /* 设置C口为Sink模式 */
void PD_Source_Mode(void);               /* 设置C口为Source模式 */

void Fill_SrcCap_List(void);             /* 自动填写SourceCap列表，只需设置总功率和档位  */
void Fill_Voltage_List(uint8_t VoltTemp);/* 自动填写请求电压让Source端输出电压 */


void Get_CC_Status(void);                /* C口连接检测函数 */
uint8_t Get_Sink_Status(void);           /* 获取Sink模式下CC的连接状态 */
uint8_t Get_Source_Status(void);         /* 获取Source模式下CC的连接状态 */

void Set_CMP_Voltage(uint8_t bCC,uint8_t CMP_Volt);/* 设置CC的比较电压 */
uint8_t Check_Request_Voltage(void);               /* 检测来源于Sink的请求电压是否符合规范 */

void PD_Recvd_Message( void );           /* PD物理层接收函数 */
void PD_Phy_SendPack(uint8_t SopType,uint8_t MsgLen);/* PD发送包函数 */
void PD_Send_Message(uint8_t Extend,uint8_t SopType,uint8_t MsgLen,uint8_t MsgType,uint8_t State,uint8_t LiatState);/*PD物理层发送函数*/

void PD_Main_Proc( );/* PD 处理函数 */

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/*********************************************************************
* @fn      USBPD_IRQHandler
*
* @brief   PD中断函数.
*
* @return  none
*/
void USBPD_IRQHandler(void)
{
    /* HRST复位中断 */
    if(USBPD->STATUS & IF_RX_RESET)
    {
        USBPD->STATUS |= IF_RX_RESET;
        /* 需添加CH32X035复位操作，此处未添加*/
    }
    /* 数据消息接收完成中断 */
    if(USBPD->STATUS & IF_RX_ACT)
    {
        USBPD->STATUS |= IF_RX_ACT;  /*清除中断 */

        if(( USBPD->STATUS & MASK_PD_STAT ) == PD_RX_SOP0)
        {
            if((( PD_Rx_Buf[ 0 ] & 0x1F) == GoodCRC ) && (( PD_Rx_Buf[1] & 0x70) == 0 ))
            {
               PD_Ctrl.Basic.Config.RecvGoodCRC = ENABLE;
            }else{
                PD_Ctrl.Basic.Config.SpecRev = PD_Rx_Buf[0]>>6;  /* Get version number */
                Delay_Us(30);        /* Delay 30us, answer GoodCRC */
                PD_Tx_Buf[ 0 ] = (0x41 | (( PD_Ctrl.Basic.Config.DataRole)<<5));
                PD_Tx_Buf[ 1 ] = (( PD_Rx_Buf[ 1 ] & 0x0E ) | ( PD_Ctrl.Basic.Config.PowerRole));
                PD_Ctrl.Basic.Config.SendGoodCRC = ENABLE;
                PD_Phy_SendPack(UPD_SOP0,2);
            }
        }else{
            PD_Recvd_Message();
        }
    }
    /*Transmission completion interrupt flag*/
    if(USBPD->STATUS & IF_TX_END)
    {
        USBPD->STATUS |= IF_TX_END; /* Clear the send interrupt flag */
         USBPD->ORT_CC1 &= ~CC_LV0;
         USBPD->ORT_CC2 &= ~CC_LV0;
         if( PD_Ctrl.Basic.Config.SendGoodCRC)
         {
             PD_Ctrl.Basic.Config.SendGoodCRC = DISABLE;
             PD_Ctrl.Basic.Config.MsgRecvd = ENABLE;
         }
         PD_Recvd_Message();
    }
}


系统设置函数：

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#ifndef USER_SYSTEM_H_
#define USER_SYSTEM_H_

#include "ch32x035.h"



#define  DebugPrintf   1



#ifndef  PD_START_MODE

#define  START_SINK        0
#define  START_SOURCE      1
#define  START_DRP         2

/*Set the running mode:Source、Sink、DRP*/
#define  PD_START_MODE     START_DRP

#endif



void System_GPIO_Init(void);
void System_Timer1_Init( u16 arr, u16 psc );
void System_PD_Init( void );





#endif /* USER_SYSTEM_H_ */

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#include "user_system.h"

/* PC0  CC控制端口         开漏输出       1：开启下拉   0：关闭下拉
* PC18 VBUS控制端口   推挽输出        1：开启电源   0：关闭电源*/
void System_GPIO_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure = {0};
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);               //On PD I/O clock, AFIO clock and PD clock


    GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_Disable,ENABLE);
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;
    GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_18;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

}


/*********************************************************************
* @fn      TIM1_Init
*
* @brief   Initialize TIM1
*
* @return  none
*/
void System_Timer1_Init( u16 arr, u16 psc )
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE );//时钟使能

    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = arr-1;  //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = psc-1; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0x00;//重复计数设置
    TIM_TimeBaseInit( TIM1, &TIM_TimeBaseInitStructure);//根据指定的参数初始化TIMx的时间基数单位

    TIM_ClearITPendingBit( TIM1, TIM_IT_Update );

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM1_UP_IRQn;   //TIM3中断
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; //先占优先级0级
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;//从优先级3级
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//IRQ通道被使能
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //初始化NVIC寄存器

    TIM_ITConfig( TIM1, TIM_IT_Update , ENABLE ); //使能指定的TIM3中断,允许更新中断

    TIM_Cmd( TIM1, ENABLE );//使能TIMx
}


/*********************************************************************
* @fn      System_PD_Init
*
* @brief   This function uses to initialize PD Registers.
* SelMode: 0 sink;1 Source;2 DRP
* SnkReqVolt：0 、 5 、9 、12 、 15 、20
* SrcGears：0-7
* SrcPower ：0-60W
* SrcDetTimer：0-255
* SnkDetTimer：0-255
* MainPower：0/1
* MainData: 0/1
* PowerStatus: 0/1
* @return  none
*/
void System_PD_Init( void )
{
    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_USBPD, ENABLE);
    memset(&D_Ctrl,0,sizeof(PD_Ctrl));
    memset( &D_Ctrl.Basic, 0x00, sizeof( BASIC_CONFIG ) );

#if(PD_START_MODE==START_SINK)
#if DebugPrintf
   printf( "System_PD_Init:System operation mode:Sink \n" );
#endif
   PD_Ctrl.Basic.Config.SnkReqVolt = 5;/*Sink、DRP :Set request voltage*/
   PD_Sink_Mode();                     /*Set Sink mode*/

#elif(PD_START_MODE==START_SOURCE)
#if DebugPrintf
    printf( "System_PD_Init:System operation mode:Source \n" );
#endif
    PD_Ctrl.Basic.Config.SrcGears = 5;  /*Source、DRP :Set PD Gears*/
    PD_Ctrl.Basic.Config.SrcPower = 35; /*Source、DRP :Set PD Power*/
    PD_Source_Mode();

#elif(PD_START_MODE==START_DRP)
#if DebugPrintf
    printf( "System_PD_Init:System operation modeRP \n" );
#endif
    PD_Ctrl.Basic.Config.SnkReqVolt = 5;  /*Sink、DRP :Set request voltage*/
    PD_Ctrl.Basic.Config.SrcGears = 3;    /*Source、DRP :Set PD Gears*/
    PD_Ctrl.Basic.Config.SrcPower = 35;   /*Source、DRP :Set PD Power*/
    PD_Ctrl.Basic.Config.SrcDetTimer = 50;/*Source、DRP :Set Source Check Timer*/
    PD_Ctrl.Basic.Config.SnkDetTimer = 30;/*Sink、DRP :Set Sink Check Timer*/
    PD_Ctrl.Basic.Config.MainPower = 1;   /*DRP :Set Primary power role*/
    PD_Ctrl.Basic.Config.MainData = 1;    /*DRP :Set Primary Data role*/
    PD_Ctrl.Basic.Config.PowerStatus = 1; /*DRP :Set Current power role*/
    PD_Source_Mode();
#endif
    /*Source、DRP :Set the PD version*/
    PD_Ctrl.Basic.Config.SpecRev = PD_SpecRev_3v0;
    /*Source、DRP、SINK :Set the clock for sending and receiving PD:12M、24M、48M*/
    PD_Ctrl.Basic.Config.TransFreq = UPD_TMR_TX_48M;
    PD_Ctrl.Basic.Config.RecvdFreq = UPD_TMR_RX_48M;
    /*Source、DRP、SINK :Set the power supply voltage for VDD*/
    AFIO->CTLR |= USBPD_IN_HVT | USBPD_PHY_V33;
    PD_Ctrl.State = Sta_DisConnect;
    PD_Ctrl.Basic.Config.StartDete = ENABLE;
}

  PD_Ctrl.Basic.Config.SnkReqVolt = 5;即可让充电器输出5V电压（数值可选：5/9/12/15/20）
    PD_Ctrl.Basic.Config.SrcGears = 3;   设置SourceCap的档位值，3表示一共有3档5/9/12
    PD_Ctrl.Basic.Config.SrcPower = 35;  设置SourceCap的功率，配合SrcGears求电流
    PD_Ctrl.Basic.Config.SrcDetTimer = 50;针对DRP检测时Source状态下的检测时间
    PD_Ctrl.Basic.Config.SnkDetTimer = 30;针对DRP检测时Sink状态下的检测时间
    PD_Ctrl.Basic.Config.MainPower = 1;  设置DRP运行的主要电源角色
    PD_Ctrl.Basic.Config.MainData = 1;    设置DRP运行的主要数据角色
    PD_Ctrl.Basic.Config.PowerStatus = 1; 设置DRP运行时起始的电源角色