硬件電路設(shè)計之SMBUS電路設(shè)計

1 簡介

SMBUS(System Management BUS),中文名稱為系統(tǒng)管理總線。相信很多朋友都有聽說過，它是1995年由Intel公司提出的一種面向移動PC和桌面PC系統(tǒng)的低速通信總線。SMBUS可以對系統(tǒng)中關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，是一種2線總線，兩個信號分別為 時鐘信號(SMBCLK) 和 數(shù)據(jù)信號（SMBDAT） 。

2 I2C總線和SMBUS總線的區(qū)別

上一節(jié)我們已經(jīng)詳細(xì)講述的I2C總線一些特點，SMBUS總線與I2C總線存在很大不同，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

• SMBUS邏輯電平閾值是固定的，和器件電源電壓無關(guān)。 所以，不同電源電壓系統(tǒng)（1.8V、3.3V、5V），可以同時運(yùn)行在SMBUS總線上
• 時鐘的最高頻率為100kHz，但I(xiàn)2C總線最高時鐘頻率可為100kHz和2MHz兩個版本。
• SMBUS規(guī)定了最低的時鐘速率為10kHz（與其超時時間有關(guān)） 。
• 總線超時功能 ，當(dāng)時鐘信號保持低電平超過35ms時，將引發(fā)從設(shè)備的超時復(fù)位；I2C總線只能通過硬件進(jìn)行復(fù)位。
• 提供 分組差錯檢驗 （PEC）功能。
• 較強(qiáng)的實時性 ，從設(shè)備每次接收到自己地址時，無論在做什么，都會有限回復(fù)應(yīng)答信號（ACK），其主要的目的是為了讓主設(shè)備知道各個從設(shè)備當(dāng)前的狀態(tài)。
• SMBUS還有一個可選信號SMBALERT#，從設(shè)備可以通過該信號快速通知主設(shè)備一些重要的信息，例如故障等。

3 時序分析

SMBUS時序與I2C時序一致，具體見下：

起始信號：時鐘信號為高電平時，數(shù)據(jù)線由高電平跳變?yōu)榈碗娖健?/p>

停止信號：時鐘信號為高電平時，數(shù)據(jù)線由低電平跳變?yōu)楦唠娖健?/p>

應(yīng)答信號 ：SMBDAT在SMBCLK高電平期間保持低電平。

非應(yīng)答信號 ：SMBDAT在SMBCLK高電平期間保持高電平。

4 總線仲裁

只有當(dāng)總線空閑時，Master才可以啟動傳輸。 一個或多個設(shè)備可以在最小保持時間內(nèi)產(chǎn)生啟動條件，從而在總線上產(chǎn)生啟動條件。

• 時鐘同步（SMBCLK）

時鐘總線（SMBCLK）具有“線與”的邏輯功能，就是當(dāng)總線有任意一個節(jié)點向總線發(fā)送低電平時，總線就會呈現(xiàn)低電平的狀態(tài)。（所有節(jié)點呈現(xiàn)高電平時，總線表現(xiàn)為高電平）

• SMBDAT仲裁

SMBDAT仲裁也是基于“線與”的邏輯功能，節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)后，比較總線與發(fā)送的數(shù)據(jù)是否一致，保持一致則繼續(xù)發(fā)送，否則退出競爭。SMBDAT仲裁這種機(jī)制保證了SMBUS中線上即使有多個主設(shè)備，也不會造成數(shù)據(jù)丟失。

• 仲裁過程

1. 設(shè)備1和設(shè)備2同時向設(shè)備發(fā)送起始信號，總線上電平與發(fā)送電平一致，繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)；
2. 設(shè)備1和設(shè)備2同時向設(shè)備發(fā)送低電平，總線上電平與發(fā)送電平一致，繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)；
3. 設(shè)備1發(fā)送高電平。設(shè)備2發(fā)送低電平。此時，總線呈現(xiàn)低電平狀態(tài)。總線的電平與設(shè)備1發(fā)送的電平不一致，退出競爭，且變?yōu)閺脑O(shè)備。設(shè)備2繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)。

4 PMBus總線

除了SMBus之外，還有一個變體PMBus，它是一種開放標(biāo)準(zhǔn)電源管 理協(xié)議。這種靈活且高度通用的標(biāo)準(zhǔn)允許基于模擬和數(shù)字技術(shù) 的器件之間進(jìn)行通信，并提供真正的互操作性，由此將能降低 電源系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性并縮短產(chǎn)品上市時間。PMBus用于帶有電源控制和管理器件的電源的數(shù)字管理。它具有 支持電源管理要求的命令和結(jié)構(gòu)。這意味著I2C Primer和PMBus在電 氣要求和命令語義上是兼容和可互操作的。電源管理的基本參數(shù)之一是過壓電平監(jiān)控，PMBus提供了設(shè)置和讀取該值的命令。PMBus可以附加在I2C Primer和SMBus的已有特性 上，充當(dāng)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)（尤其是SMBus）之上的協(xié)議層。I2C規(guī)范僅描述了2線總線的物理層、時序和流控制。I2C規(guī)范沒 有（像SMBus協(xié)議那樣）描述消息的格式，也沒有描述消息的內(nèi)容。PMBus規(guī)范是一個完整的電源管理協(xié)議。它說明了如何將比特和 字節(jié)從一個器件傳送到另一個器件（即傳輸）。它還描述了一 種命令語言，賦予這些比特和字節(jié)以意義。