随着科学技术的进步,电子设备性能得到提升,同时也带来了设备高耗电的问题。产业界和学术界针对这一问题提出了两种解决思路,一种是增大电池容量,另一种是缩短充电时间。受限于电池技术的发展,采取后一种思路即提高充电功率、缩短充电时间成为解决上述问题的最佳方案。USB＿IF组织在2014年发布了USB＿PD快充协议,该协议支持最高充电功率可达100W。在电池容量不变的情况下,使用PD协议能够极大地缩短充电时间。因此,对PD协议展开研究并工程化实现具有重要的现实意义。本文在分析对比现有PD协议控制器技术的基础上,引入TCPCI协议,提出集成在TCPC硬件系统中优化的PD控制器架构。增加收发机控制器模块控制PD收发机行为、缓存消息数据。本文将所有硬件模块集成在TCPC系统中,对软件呈现统一的标准化寄存器接口,能够提高驱动软件的兼容性,减少因重复开发造成的智力资源浪费。本文对PD协议的物理层和协议层内容进行了深入研究,提出了PD快充控制器的设计方法。设计物理层发送机,给待发送数据添加前导码、SOP*码和EOP码,再进行4b5b编码,最后将数据以BMC码的形式发送至CC线上。设计物理层接收机接收CC线上的BMC码,完成前导码检测后进行BMC解码、5b4b解码,将解码后的数据以字节形式传送至协议层。设计协议层发送机、接收机,实现消息数据在收发机控制器和物理层之间的搬运和相关标志信号的传递功能。本文在研究Type-C协议和TCPCI协议的基础上,提出了双电源角色设计方法。双电源角色设计能够打破传统电子设备单一角色的限制,使得电子设备对其他电子设备进行快速充电成为现实。与已有的技术相对比,本文设计支持电源角色自主可配。用户既可以选择电子设备仅作为耗电端或充电端,也可以作为双电源角色进行DRP检测。检测到用电设备连接则向外充电,检测到供电设备连接则获取电能,能够满足不同应用场景下对电子设备电源角色的不同需求。在完成设计后,搭建验证平台进行仿真,验证功能的正确性。同时将设计代码烧录至FPGA,连接GRL测试仪,完成协议认证的DRP toggle测试和电力协商测试。从测试结果看,实现了设计功能,达到了本次研究目的。