USB PDのマージテストと認証の仕様要件のご紹介

Granite River Labs, GRL
Dennis Lan

2021年6月、USB Implementers Forum（USB-IF）は、PDマージテスト仕様とも呼ばれるUSB Power Delivery Compliance Test Specification（CTS）Revision 1.2 Version 2をリリースしました。このテスト仕様は、これまでPDテストに使用されていた3つのドキュメント、すなわちPD 3.0 Test Specification、PD 2.0 Communication Engine MOI、PD 2.0 Deterministic MOIを1つに統合したものです。

2022年11月、「PDマージテスト仕様書」がさらにアップデートされ、Revision 1.4 V5となりました。この刷新により、3つの新しいテスト項目が展開されました： TEST.PD.PROT.SRC3.14, TEST.PD.PROT.ALL3.8, そして TEST.PD.PROT.SNK3.8 です。これらのアップデートにより、USB認証のテスト要件がどのように変化するのか、包括的な概要をご紹介します。

USB PD Revision 1.4 V5 テスト項目 #1: TEST.PD.PROT.SRC3.14

TEST.PD.PROT.SRC3.14のソース情報は？

Source Infoでは、Port PDP（PDパワー）とPort typeの詳細が表示されます。Port PDPは、さらに3つのカテゴリーに分けられます：

Maximum PDPは、インターフェイスが供給できる最大電力を示す固定値です。
Present PDPは、インターフェイスが現在供給している電力を表します。
Reported PDPは、Source capability内のPDOで指定された最大電圧に基づいて計算されます。

ポートタイプがGuaranteed Capability Portに設定されている場合、適切なケーブル条件が使用されると、被試験デバイスは最大PDPと一致するPresent PDPを報告するはずです。しかし、ポートタイプがManaged Capability Portとして設定されている場合、テスト中のデバイスは、最大PDPよりも低いPresent PDPを報告する可能性があります。

TEST.PD.PROT.SRC3.14 テスト詳細

この試験は、Sinkの役割を担うテスターが被試験機器（Source）に対してGet_Source_Infoメッセージを送信したかどうかを確認するために実施されます。被試験機器が正確なSource_Infoメッセージで応答した場合に有効となります。

TEST.PD.PROT.SRC3.14 の適用対象

Consumer/Provider
Dual-Role Power (DRP)
Provider/Consumer
Provider only

TEST.PD.PROT.SRC3.14 テスト手順

テスターは、被試験機器に対応したBring-up手順で被試験機器とのPD契約を成立させます。
テスターは、被試験機器にGet_Source_Infoメッセージを送信します。
テスターは、被試験機器からのSource_Info応答を検証します。被試験デバイスが "Not_Supported "と応答した場合、失敗したとみなされます。
Source_Infoレスポンスに以下の内容が含まれているか確認します。：
1. データオブジェクトの数 = 1
2. ポートタイプの設定は、ベンダー情報ファイル（VIF）のPort_Managed_Guaranteed_Typeフィールドと一致する必要があります。
3. B30...24 (Reserved)は0に設定される必要があります。
4. B23...16 (Port Maximum PDP) は、VIF のPD_Power_As_Source フィールドと同じ値に設定する必要があります。
5. B15...8（ポート現在値PDP）、B7...0（ポート報告値PDP）には、0より大きく、最大PDP以下の値を設定する必要があります。
6. VIFのPort_Managed_Guaranteed_Typeが1（Guaranteed）の場合，B23...16（Port Maximum PDP）の値はB15...B8（Port Present PDP）と等しくなければなりません。

Image showing the Source_Info message tested under TEST.PD.PROT.SRC3.14 for PD Merged Test Specification

図1 Source_Info メッセージ（出典：PD 3.1仕様）

Table with Source_Info Data Object descriptions tested under TEST.PD.PROT.SRC3.14 for PD Merged Test Specification

表 1：Source_Info データオブジェクト（出典：PD 3.1 仕様）

USB PD Revision 1.4 V5 テスト項目 #2: TEST.PD.PROT.ALL3.8 Get Revision Response

TEST.PD.PROT.ALL3.8 Get Revision Responseについて

USB-IFでは、PD認証取得の前提として、VIFのPD_Spec_Revisionフィールドに最新のPD Specバージョンを入力することを求めています。本テスト項目は、被試験機器から返されるRevisionメッセージがVIFと一致するかどうかを検証することを目的としています。例えば、PD Spec Revision: 3.1 Version: 1.7 に対する被試験機器からの要求応答は、以下の通りです。：

Revision.major = 0011b
Revision.minor = 0001b
Version.major = 0001b
Version.minor = 0111b

TEST.PD.PROT.ALL3.8 テストの詳細

このテストは、被試験機器がGet_Revisionメッセージに正しく応答できるかどうかを検証するものです。

TEST.PD.PROT.ALL3.8の適用対象

Cable
Consumer only
Consumer/Provider
DRP
Provider/Consumer
Provider only
Vconn Powered Device (VPD)

TEST.PD.PROT.ALL3.8のテスト手順

テスターは、被試験機器の種類に対応したブリングアップ手順を用いて、被試験機器とのPD契約を成立させます。
テスターは、被試験機器に Get_Revision メッセージを送信します。被試験機器がパッシブケーブルまたはVPDでない限り、被試験機器はRevisionメッセージで応答するはずです。
Source_Infoレスポンスに以下の内容があるかどうかを確認します。：
1. データオブジェクトの数 = 1
2. Revision.major, Revision.minor, Version.major, Version.minor が VIF の各フィールド（PD_Spec_Revision_Major, PD_Spec_Revision_Minor, PD_Spec_Version_Major, PD_Spec_Version_Minor ）と一致するか確認します。
3. B15...0 (予約)は、0に設定する必要があります。
4. リンクイコライゼーションには、アップストリームポートとダウンストリームポートの間の正確な動的ネゴシエーションが含まれます。このネゴシエーションプロセスは、ある時間範囲内でTx（送信）端とRx（受信）端の等化フィルタを調整し最適化する。その結果、リンクはBER≤1E-12のビットエラーレート（BER）範囲内で動作します。

Image showing the Revision message tested under TEST.PD.PROT.ALL3.8 for PD Merged Test Specification

図2：リビジョンメッセージ（出典：PD3.1仕様）

Table with Revision Data Object descriptions tested under TEST.PD.PROT.ALL3.8 for PD Merged Test Specification

表2.リビジョンデータオブジェクト（出典：PD3.1仕様）

USB PD Revision 1.4 V5 テスト項目 #3: TEST.PD.PROT.SNK3.8 GotoMin Message

TEST.PD.PROT.SNK3.8 GotoMin Messageについて

GotoMinは、ソースから異なるインターフェースに一時的に電力ワット数を再分配し、短期的な電力要件に対応するために使用されます。例えば、ノートパソコン（Source）は、10～20秒の間、外部デバイス（Sink）の消費電力を一時的に減少させ、ノートパソコンの別のインターフェースでハードディスクに電力を供給できるようにします。

GotoMin messageは、RequestメッセージでGiveBack可能フラグが1に設定されているSinkにのみ適用されます。GotoMinメッセージを受信すると、SinkはSourceから引き出される電流を、直近のRequestメッセージで指定されたMinimum Operating Currentに一致させるために削減します。

TEST.PD.PROT.SNK3.8 GotoMin Messageのテスト詳細

このテストは、被試験機器がGotoMin messageに正しく応答できるかどうかを検証するものです。

TEST.PD.PROT.SNK3.8 GotoMin Messageの適用対象

Consumer only
Consumer/Provider
DRP
Provider/Consumer

TEST.PD.PROT.SNK3.8 GotoMin Message test steps

テスターは、対応するブリングアップ手順を用いて、被試験機器とのPD契約を確立します。
テスターは、被試験機器にGotoMinメッセージを送信する。
被試験機器がGoodCRCで応答し、tSrcTransition min（25ms）以内に最小動作電力まで電力を低減することを確認します。

GRLのUSB-IF認定テストラボで、USB PD製品のテストと認証を受ける

GRLはUSB-IFの認定を受けた独立テストラボ（ITL）として、USB Power Delivery、USB4®、USB 3.2、USB 2.0を含むUSBテクノロジーに関する包括的なテストサービスを提供しています。ペリフェラル、ホスト、ハブ、チャージャーのいずれの製品のテストも、包括的な自動テストを実行する経験と専門知識があり、お客様の製品パイプラインをすぐにスピードアップさせることができます。お気軽にお問い合わせください。

参考文献

USB Power Delivery Specification Revision 1.4 Version 6
USB Power Delivery Specification Revision 3.1 Version 1.7