SMBus总线概述

1.概述：

系统管理总线是一种两线制接口。它基于I2C 总线原理演变而来，可以认为是简化版的I2C总线。

SMBus最初是应用到智能电池，如电池充电器和一个微控制器。其提供一个系统和电源管理相关的任务控制总线。如今，SMBus总线可以连接的设备类型更多样化，包括与电源相关的设备，系统的传感器，EEPROM的容量等设备的信息通信。

SMBus体现在OSI模型的下三层：物理，数据链路，网络。物理层定义了了SMBus的电气特性；数据链路层部分规范化位、字节的数据传输，仲裁和时钟信号；网络层处理处理SMBus地址解析协议和总线数据传输协议。

2.通用特性：

1）物理层：

DC特性：

AC特性：

2）数据链路层：

按通用思想，使用电平的高低代表逻辑的0和1：

数据有效性：数据必须在时钟的高电平周期保持稳定，数据的状态只能在时钟低电平的情况下才能改变；

开始和停止条件（与I2C相同）：

        在SMBCLK 线是高电平时，SMBDAT 线从高电平向低电平切换，表示数据传输开始；

当SMBCLK 线是高电平时，SMBDAT 线由低电平向高电平切换，表示数据传输停止；

总线空闲：

SMBCLK 和SMBDAT 线都处于高电平期间,总线空闲。

 

数据传输：

数据传输以字节为单位，传输的字节数量不限，但是每个字节后必须紧跟一个ACK响应。

首先传输的是数据的最高位MSB。

我们知道在I2C协议中存在clock stretching特性：当一组数据传输完成，接收器也回传ACK信号后，如果接

收器需要一段时间来储存收到的数据，则可以利用控制SCL引脚为低电平的方式——将SCL维持为低电平，

直到接收器能够接受下一组数据为止（所以也可以理解为什么I2C的CLK为双向的原因）。

那么同样在SMBus总线中也存在这样的功能：从机要完成一些其他功能（例如一个内部中断服务程序） 后，才能接收或发送下一个完整的数据字节，可以使时钟线SCL 保持低电平，迫使主机进入等待状态，当从

机准备好接收下一个数据字节并释放时钟线SCL 后，数据传输继续。

 

3）网络层：

模型：

  支持SMBus的主、从器件。

从器件会被分配给唯一的地址，但有些地址是被协议保留，不能再分配给任何器件的，它们如下图所示：

总线协议：

下面已写、读字节/字为例，描述具体的协议过程：

写字节/字：

主器件在发送完从器件地址(Slave Address)后，发送写入位(Wr)。从器件响应ACK。主器 件再次发命令码

(Command Code)，从器件再次确认ACK，主机发送数据字节或字（低字节在前）。 从器件ACK 每一个字

节，整个传输在停止条件后结束。

 

读字节/字：

读数据要比写数据稍微复杂一些。首先主机要写请求命令到从设备。重发一次起始条件（S+地址），从器

件 将返回一或两个字节的数据。重发起始信息之没有停止位，在读完成后主器件要发NACK。

SMBus协议还支持块的读写操作，在Command Code后加需要读写的字节数目：

在这里，地址的重复操作，起到了改变传输方向的作用。

 

3）SMBus的可选信号：

SMBSUS#信号：

系统进入待机模式时，SMBSUS＃变低。待机模式是指当大部分设备休眠或断电时一个低功率模式。一旦恢

复，SMBSUS＃电平拉高。之后，所有设备回到运行状态。

SMBALERT#：

该引脚连接至主器件，作为中断信号线使用。

多个从器件可以通过线与连接至一个主器件引脚，系统通过仲裁决定从地址通信的权利。

 

4）I2C与SMBus的区别：

DC spec：

I2C的Hi/Lo逻辑准位有两种认定法：相对认定与绝对认定，相对认定是依据Vdd的电压来决定，Hi为

0.7 Vdd，Lo为0.3 Vdd，绝对认定则与TTL准位认定相同，直接指定Hi/Li电压，Hi为3.0V，Lo为1.5V。

SMBus只有绝对认定，Hi为2.1V，Lo为0.8V，与I2C有部分交集。不过，SMBus后来也增订一套更低电压的准

位认定，Hi为1.4V，Lo为0.6V，这是为了让运用SMBus的装置能更省成本而有的作法。

电流：

SMBus在低功耗的表现方面优于I2C。

I2C 指定连接到总线上的每个设备的最最大漏电流为10 微安。SMBus 1.0 版本规定的最大漏电流为1 微

安。为减低SMBus 设备测试成本SMBus 1.1 版本规定要求放宽至5 微安。

相比于I2C对于总线电容的限制，SMBus并没有对此做任何规定。但是它指出了IPULLDOWN 的最大电流是

350uA。那么可以计算出VDD=3.3V时，电阻值应大于9.4K。

 

频率：

I2C提供了两种操作模式，标准模式（100 KHz）和快速模式（400 KHz）；

SMBus的时钟频率在10KHz~100KHz之间。

 

时序：
I2C对信号的时序并没有强制的要求；

SMBus规定了数据的setuptime、holdtime必须满足一定的条件（参见上面SMBus的AC标准）；

 

ACK与NACK

通常情况下，I2C协议中，主控端发送端(主控端)要与接收端(受控端)通讯前，会在总线上广播受控端的地址 信息，每个接收端都会接收到地址信息，但只有与该地址信息相切合的接收端会在地址信息发布完后发出 「已妥」的回应（Acknowledge；ACK），让发送端知道对应的接收端确实已经备妥，可以进行通讯。

但是，I2C并没有强制规定接收端非要做出响应不可，也可以默不作声，即便默不作声，发送端还是会继续

 工作，开始进行数据传递及下达读／写指令，如此的机制在一般运用中还是可行，但若是在一些实时 （Real Time）性的应用上，任何的动作与机制都有一定的时限要求，这种可有可无式的响应法就会产生问 题，可 能会导致受控端无法接收信息。 相同的情形，在SMBus上是不允许接收端在接收地址信息后却不发 出回应，每次都要回应，为何要强制回应？ 其实与SMBus的应用息息相关，SMBus上所连接的受控装置有 时是动态加入、动态移除的，例如换装一颗新 电池，或笔记本电脑接上DOCK PORT等，如果接入的装置已 经改变却没有回应，则主控端的程序所掌握的并 非是整体系统的最新组态，就会造成误动作。

SMBus协议的格式属于I2C定义格式中的子集。I2C可以通过SMBus协议访问与SMBus兼容的设备。

 

参考资料：

1）SMBus系统管理总线；

2）https://www.kernel.org/doc/Documentation/i2c/smbus-protocol；

 转载自：http://blog.sina.com.cn/s/blog_a438e5290102w4df.html