一位Google工程師自告奮勇測(cè)試亞馬遜網(wǎng)絡(luò)商店上所販賣的USB Type-C線纜，沒(méi)想到卻引發(fā)了一場(chǎng)災(zāi)難。除了多數(shù)線材設(shè)計(jì)不合規(guī)范外，當(dāng)他試著將某牌USB 3.1 Type-C 線纜連接Chromebook Pixel時(shí)，因線纜里頭的兩條電線焊接位置錯(cuò)誤，導(dǎo)致電源導(dǎo)向了錯(cuò)誤的地方，使得他個(gè)人的Chromebook Pixel就這樣被燒壞了。而就在今年二月，Apple緊急召回了一批針對(duì)2015 年6月之前生產(chǎn)因線材設(shè)計(jì)有缺陷的原廠USB Type-C線纜，該款線纜可能造成使用者的MacBook無(wú)法充電或是斷斷續(xù)續(xù)充電之狀況發(fā)生。

 

就在諸多廠商競(jìng)相投入U(xiǎn)SB Type-C 技術(shù)之際，市場(chǎng)上伴隨而來(lái)的問(wèn)題也接踵而至。USB Type-C支持正/反兩面插拔、支持10Gbit/s高速傳輸、而Power Delivery（簡(jiǎn)稱PD）的技術(shù)應(yīng)用更使得電源與數(shù)據(jù)傳輸支持個(gè)別方向運(yùn)作、供電率從BC 1.2版本的7.5W一躍而升至100W之特性。除了USB-IF充電規(guī)范的充電規(guī)格之外，USB Type-C也承接了傳統(tǒng)USB接口對(duì)Quick Charging（簡(jiǎn)稱QC）的支援；此外，更能以Alt Mode在同一條線纜中運(yùn)行影音訊號(hào)，所以其技術(shù)應(yīng)用與沖突較傳統(tǒng)USB相對(duì)復(fù)雜許多；廠商除了在開(kāi)發(fā)階段須遵循USB-IF標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范以確保產(chǎn)品質(zhì)量及安全設(shè)計(jì)符合規(guī)范，更需要驗(yàn)證自家Type-C產(chǎn)品（包括線纜）在不同使用情境下，能否與其他產(chǎn)品順利運(yùn)作（USB Type-C生態(tài)系統(tǒng)互用性圖標(biāo)），以防止供電異常、系統(tǒng)停擺、甚至組件燒毀等現(xiàn)象發(fā)生，引發(fā)不良使用者經(jīng)驗(yàn)。

 

USB TYPE-C生態(tài)系統(tǒng)互用性圖標(biāo)

 

為掌握上述發(fā)燒之議題以及市場(chǎng)潛在風(fēng)險(xiǎn)，百佳泰設(shè)計(jì)了一連串USB Type-C產(chǎn)品互用性測(cè)試，望能透過(guò)模擬一般使用者操作情境，歸納總結(jié)出使用者測(cè)試經(jīng)驗(yàn)矩陣，并加以分析該測(cè)試結(jié)果和規(guī)格定義之關(guān)系。

 

百佳泰Type-C電力傳輸（PD,Power Delivery）兼容性測(cè)試

 

(一)測(cè)試樣機(jī)

10種當(dāng)季開(kāi)測(cè)之際，具備Type-C connector功能之筆電、手機(jī)及平板與其配對(duì)之充電器

 

(二)測(cè)試治具

透過(guò)百佳泰獨(dú)自研發(fā)之Type-C數(shù)字電源量測(cè)治具模塊「 AU-16002」，可省去購(gòu)買昂貴且操作復(fù)雜的示波器、三用電表等帶來(lái)之成本，快速精準(zhǔn)量測(cè)充電物及被充電物之間的電流與電壓。

 

(三)測(cè)試情境

為反映市場(chǎng)上最常見(jiàn)的使用方式，此測(cè)試模擬一般使用者常用之情境，總共分為四大類（參考USB TYPE-C PD測(cè)試情境圖示）：

• 測(cè)試A：Type-C原廠裝置vs.原廠充電器
• 測(cè)試B：Type-C原廠裝置（充電器）vs. 他牌充電器（裝置）
• 測(cè)試C：Type-C原廠裝置vs. 他牌Type-C裝置
• 測(cè)試D：Type-C裝置vs. 非Type-C系統(tǒng)

 

USB TYPE-C PD測(cè)試情境圖示

 

測(cè)試A: Type-C原廠裝置 vs. Type-C原廠充電器

 

 測(cè)試A矩陣（注：白色部分為測(cè)試范圍，灰色部分則無(wú)須測(cè)試）

 

測(cè)試A旨在確認(rèn)充電器與裝置之間的充電規(guī)范，測(cè)試步驟為下：首先，記錄原廠充電器之支持電流與電壓以定義其能力范圍；接下來(lái)確認(rèn)連接充電器后的原廠裝置并觀察電流電壓是否符合充電器之規(guī)格。我們舉Google Chromebook 2015測(cè)試樣機(jī)為例，該款為USB Type-C AC to DC充電器，從充電器所記載的支持電壓電流之能力范圍為5V/12V/20V=3A；接著連接并量測(cè)充電后的原廠裝置，得到電流電壓值為20V =1.16A，并從PD protocol解譯驗(yàn)證雙方溝通內(nèi)容，該裝置與充電器PD溝通內(nèi)容與實(shí)際量測(cè)效果吻合。

測(cè)試A總結(jié)：十家廠商之裝置對(duì)應(yīng)該廠充電器兼容性結(jié)果皆符合規(guī)格。

 

測(cè)試B: Type-C原廠裝置（充電器）vs. 他牌Type-C充電器（裝置）

 

測(cè)試B矩陣（注：灰色部分無(wú)須測(cè)試）

 

測(cè)試B主要為測(cè)試不同廠牌裝置和充電器之間的兼容性，模擬常見(jiàn)的使用者將手中不同廠牌的裝置與充電器互相連接的使用情境；另外，測(cè)試B能夠協(xié)助充電器了解其和不同品牌裝置之兼容性，同時(shí)也可作為品牌廠選擇充電器供貨商之重要依據(jù)。

在測(cè)試B表格中，綠色方塊數(shù)值為符合使用者觀點(diǎn)之測(cè)試結(jié)果，充電器可對(duì)裝置供電；橘黃色方塊為不如使用者預(yù)期之測(cè)試結(jié)果，充電器無(wú)法對(duì)裝置供電。然而，綠色格子中的數(shù)值真的代表「通過(guò)測(cè)試」并符合規(guī)格嗎？橘黃色方塊代表「未通過(guò)測(cè)試」而不符合規(guī)格嗎嗎？Google工程師所撰文表示的不合格(不符合規(guī)范)線材，難道在充電器與設(shè)備端也會(huì)發(fā)生嗎？針對(duì)此問(wèn)題我們將留到文章后段作更進(jìn)一步之探討。

 

測(cè)試C: Type-C原廠裝置vs. 他牌Type-C裝置

 

 

測(cè)試C矩陣（注：灰色部分無(wú)須測(cè)試）

 

由于USB Type-C電源角色可互換，可定義為充電者亦或是被充電者，故測(cè)試C旨在測(cè)試兩個(gè)不同裝置之間的互用性以及其在過(guò)程中如何定義電力角色（Power Role）。此測(cè)試使用沒(méi)有E-marker的 Apple原廠USB Type-C線纜（非2015/6月出產(chǎn)）來(lái)連接兩項(xiàng)裝置，白色方塊為可以相互運(yùn)作之結(jié)果，符合預(yù)期結(jié)果；橘黃色方塊為特殊現(xiàn)象，我們觀察到幾個(gè)現(xiàn)象：樂(lè)視超級(jí)手機(jī)Max(X900+)互連Google Chromebook 2015時(shí)，因樂(lè)視超級(jí)手機(jī)Max (X900+)對(duì)Google Chromebook 2015的充電電流太小了，最后停止了充電行為。而Nokia N1對(duì)應(yīng)Google Chromebook、Apple MacBook MF855TA/A、Apple MacBook12三種筆電則無(wú)法互相充電；樂(lè)視超級(jí)手機(jī)(X600&X900+) 與Google Nexus (6P&5X)之間卻因?yàn)閁I的調(diào)整而有充電方向的變化。

測(cè)試C矩陣掀起了一般使用者心中一個(gè)疑問(wèn)，當(dāng)兩個(gè)Type-C裝置相連環(huán)境下，究竟誰(shuí)應(yīng)做充電者，誰(shuí)應(yīng)作被充電者，該如何定義電力角色（Power Role）？我們?cè)诤蠖蔚膫€(gè)案研討將進(jìn)一步探討此問(wèn)題。

 

測(cè)試D: Type-C裝置vs. 非Type-C系統(tǒng)

 

  測(cè)試D矩陣

 

BC 1.2 CDP 充電模式是一般使用手機(jī)上常見(jiàn)的被充電模式，同時(shí)支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸并擁有最大7.5W的充電功率，是筆記本電腦USB埠或USB集線器必備的功能之一。

測(cè)試D旨在測(cè)試一方為USB Type-C產(chǎn)品與支持CDP模式的USB Type-A下行端口鏈接，觀察即使產(chǎn)品為USB Type-C接頭是否也能享有由USB Type-A帶來(lái)的CDP功能。我們以Windows的HP EliteBook Folio 9480m作為Type-A系統(tǒng)（Host），測(cè)試結(jié)果顯示，五種手機(jī)含小米Mi-4c、LG Google Nexus 5X、華為Google Nexus 6P、Nokia N1、ASUS ZenPad 8.0 皆可以成功地進(jìn)入BC 1.2 CDP模式，不但能與Windows操作系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)，并且同時(shí)有較大充電功率。

 

(四)測(cè)試結(jié)論

根據(jù)測(cè)試A至測(cè)試D結(jié)果總結(jié)出測(cè)試結(jié)果總表，我們發(fā)現(xiàn)，一個(gè)Type-C手機(jī)的裝置可能同時(shí)支持多樣充電模式，譬如小米Mi-4c 可支持DCP、CDP、TYPE-C UFP/DFP以及QC2.0四種模式，而各種模式也帶來(lái)不同的充電功率。若將Google Nexus 6P的充電器連接到不同之Type-C裝置，有的將會(huì)不充電。不充電狀態(tài)雖會(huì)造成使用者之使用經(jīng)驗(yàn)不佳進(jìn)而誤認(rèn)是產(chǎn)品問(wèn)題，然而因兩項(xiàng)產(chǎn)品充電模式互不兼容，此時(shí)不充電反倒是一種符合規(guī)格的保護(hù)機(jī)制。

 

測(cè)試結(jié)果總表

 

針對(duì)先前測(cè)試B與測(cè)試C之疑問(wèn)，我們便可利用此測(cè)試結(jié)論而提出合理解釋。

「能否充電」不再是一個(gè)衡量產(chǎn)品之最佳指針，「有能力充電」或「無(wú)法充電」，有可能是因兩方充電模式兼容與否的結(jié)果。一個(gè)完整的USB充電模式驗(yàn)證，須將上述推論考慮進(jìn)去，才能確保產(chǎn)品能夠與他項(xiàng)產(chǎn)品順利正常運(yùn)作，并正確判斷充電結(jié)果的合理性。

 

(五)個(gè)案研討

1. 測(cè)試B個(gè)案研討：Type-C原廠裝置（充電器）vs.他牌Type-C充電器（裝置）

 

 

測(cè)試B個(gè)案研討圖表

 

根據(jù)測(cè)試A規(guī)格表與PD protocol解譯，LG Google Nexus 5X和華為Google Nexus 6P充電器同為USB Type-C母頭并支持Type-C Current Mode以及D+ D- 短路(可用于DCP)，但測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩種應(yīng)該有相同充電行為的充電器，卻有不同結(jié)果。百佳泰分析，因?yàn)闃?lè)視Letv Max(X900+)、Letv (X600)以及Nokia N1設(shè)計(jì)較特殊，Letv X900+ & X600預(yù)設(shè)定義為Type-C為DFP; Nokia N1則是沒(méi)有定義USB Type-C的CC pin，而在USB Type-C的規(guī)范下，一個(gè)正常的VBUS供電發(fā)起首先要先進(jìn)行CC pin上的電壓或電流的辨識(shí)行為，華為Google Nexus 6P充電器正確的執(zhí)行了辨識(shí)而不發(fā)起供電行為，但是LG Google Nexus 5X充電器則是未經(jīng)辨識(shí)就發(fā)起了供電行為，而未經(jīng)辨識(shí)就發(fā)起供電行為是有可能造成Back Voltage的風(fēng)險(xiǎn)而導(dǎo)致?lián)p壞或故障。

對(duì)于使用者而言，上表中不充電的橘黃色方塊雖為符合規(guī)范的連接反應(yīng)，卻會(huì)造成不佳之使用者經(jīng)驗(yàn)；充電的綠色方塊為不正確的連接反應(yīng)，使用者卻會(huì)誤以為充電才是正常的。USB Type-C 電源兼容性微妙之處，在于能夠充電的不一定是正確行為；無(wú)法充電的可能才是正確的行為。

 

2. 測(cè)試C個(gè)案研討：Type-C原廠裝置vs. 他牌Type-C裝置

當(dāng)兩個(gè)Type-C裝置相連環(huán)境下，究竟誰(shuí)應(yīng)作充電者，又誰(shuí)應(yīng)作被充電者？該如何定義電力角色（Power Role）？為了避免角色定義的困擾，我們?cè)跍y(cè)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)LG&華為的Google Nexus手機(jī)提供了一款易于使用、十分直觀的UI，當(dāng)它接上具備電力傳輸?shù)腡ype-C產(chǎn)品時(shí)，用戶可自由轉(zhuǎn)換設(shè)定電力角色，下圖即為使用LG Google Nexus 5X 和華為Google Nexus 6P連接時(shí)之截圖供讀者參考。

 

測(cè)試C個(gè)案研討圖示

 

測(cè)試C個(gè)案研討提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)予各家制造廠商，廠商在開(kāi)發(fā)產(chǎn)品軟件時(shí)可將類似的選擇功能特點(diǎn)一并考慮進(jìn)去。

 

百佳泰TYPE-C兼容性測(cè)試解決方案

當(dāng)「能否充電」不再是衡量Type-C產(chǎn)品之最佳指針；當(dāng)USB Type-C Power Charging著重于雙方須在正確電流與電壓上才可以相互溝通之「充電定義」；顛覆傳統(tǒng)思維的USB Type-C Power Charging技術(shù)，無(wú)疑需要一個(gè)完整的USB充電模式驗(yàn)證方案以確保產(chǎn)品質(zhì)量及安全。

目前USB-IF尚未發(fā)布完整的Type-C PD規(guī)格，各家產(chǎn)品符合協(xié)會(huì)公告規(guī)格之程度也大不相同，故在產(chǎn)品設(shè)計(jì)及測(cè)試上，仍有許多改善空間。在這一篇文章中，我們分享了使用者經(jīng)驗(yàn)矩陣結(jié)果以及分析；接下來(lái)，將會(huì)特別針對(duì)在測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)的USB Type-C兼容性之重大問(wèn)題作個(gè)案討論，請(qǐng)大家拭目以待。