SMBus协议

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SMBus协议
- 参考资料：
- - 一、 SMBus是I2C协议的一个子集
  - 二、 SMBus协议分析
  - - 2.1 symbols(符号)
    - 2.2 SMBus Quick Command
    - 2.3 SMBus Receive Byte
    - 2.4 SMBus Send Byte
    - 2.5 SMBus Read Byte
    - 2.6 SMBus Read Word
    - 2.7 SMBus Write Byte
    - 2.8 SMBus Write Word
    - 2.9 SMBus Block Read
    - 2.10 SMBus Block Write
    - 2.11 I2C Block Read
    - 2.12 I2C Block Write
    - 2.13 SMBus Block Write - Block Read Process Call
    - 2.14 Packet Error Checking (PEC)
  - 三、SMBus和I2C的建议
致谢

参考资料：

Linux内核文档：Documentation\i2c\smbus-protocol.rst
SMBus协议：
- http://www.smbus.org/specs/
I2CTools: https://mirrors.edge.kernel.org/pub/software/utils/i2c-tools/

一、 SMBus是I2C协议的一个子集

SMBus: System Management Bus，系统管理总线。
SMBus最初的目的是为智能电池、充电电池、其他微控制器之间的通信链路而定义的。
SMBus也被用来连接各种设备，包括电源相关设备，系统传感器，EEPROM通讯设备等等。 SMBus
为系统和电源管理这样的任务提供了一条控制总线，使用 SMBus 的系统，设备之间发送和接收消息都是通过
SMBus，而不是使用单独的控制线，这样可以节省设备的管脚数。
SMBus是基于I2C协议的，SMBus要求更严格，SMBus是I2C协议的子集。

在这里插入图片描述

SMBus有哪些更严格的要求？跟一般的I2C协议有哪些差别？

VDD的极限值不一样
- I2C协议：范围很广，甚至讨论了高达12V的情况
- SMBus：1.8V~5V
最小时钟频率、最大的Clock Stretching
- Clock Stretching含义：某个设备需要更多时间进行内部的处理时，它可以把SCL拉低占住I2C总线
- I2C协议：时钟频率最小值无限制，Clock Stretching时长也没有限制
- SMBus：时钟频率最小值是10KHz，Clock Stretching的最大时间值也有限制
地址回应(Address Acknowledge)
- 一个I2C设备接收到它的设备地址后，是否必须发出回应信号？
- I2C协议：没有强制要求必须发出回应信号
- SMBus：强制要求必须发出回应信号，这样对方才知道该设备的状态：busy，failed，或是被移除了
SMBus协议明确了数据的传输格式
- I2C协议：它只定义了怎么传输数据，但是并没有定义数据的格式，这完全由设备来定义
- SMBus：定义了几种数据格式(后面分析)
REPEATED START Condition(重复发出S信号)
- 比如读EEPROM时，涉及2个操作：
  - 把存储地址发给设备
  - 读数据
- 在写、读之间，可以不发出P信号，而是直接发出S信号：这个S信号就是REPEATED START
- 如下图所示

在这里插入图片描述

SMBus Low Power Version
- SMBus也有低功耗的版本

二、 SMBus协议分析

对于I2C协议，它只定义了怎么传输数据，但是并没有定义数据的格式，这完全由设备来定义。

对于SMBus协议，它定义了几种数据格式。

注意：

下面文档中的Functionality flag是Linux的某个I2C控制器驱动所支持的功能。
比如Functionality flag: I2C_FUNC_SMBUS_QUICK，表示需要I2C控制器支持SMBus Quick Command

2.1 symbols(符号)

S     (1 bit) : Start bit(开始位)
Sr    (1 bit) : 重复的开始位
P     (1 bit) : Stop bit(停止位)
R/W#  (1 bit) : Read/Write bit. Rd equals 1, Wr equals 0.(读写位)
A, N  (1 bit) : Accept and reverse accept bit.(回应位)
Address(7 bits): I2C 7 bit address. Note that this can be expanded as usual toget a 10 bit I2C address.(地址位，7位地址)
Command Code  (8 bits): Command byte, a data byte which often selects a register onthe device.(命令字节，一般用来选择芯片内部的寄存器)
Data Byte (8 bits): A plain data byte. Sometimes, I write DataLow, DataHighfor 16 bit data.(数据字节，8位；如果是16位数据的话，用2个字节来表示：DataLow、DataHigh)
Count (8 bits): A data byte containing the length of a block operation.(在block操作总，表示数据长度)
[..]:           Data sent by I2C device, as opposed to data sent by the hostadapter.(中括号表示I2C设备发送的数据，没有中括号表示host adapter发送的数据)

2.2 SMBus Quick Command

在这里插入图片描述

只是用来发送一位数据：R/W#本意是用来表示读或写，但是在SMBus里可以用来表示其他含义。
比如某些开关设备，可以根据这一位来决定是打开还是关闭。

Functionality flag: I2C_FUNC_SMBUS_QUICK

2.3 SMBus Receive Byte

在这里插入图片描述

I2C-tools中的函数：i2c_smbus_read_byte()。

读取一个字节，Host adapter接收到一个字节后不需要发出回应信号(上图中N表示不回应)。

Functionality flag: I2C_FUNC_SMBUS_READ_BYTE

2.4 SMBus Send Byte

在这里插入图片描述

I2C-tools中的函数：i2c_smbus_write_byte()。

发送一个字节。

Functionality flag: I2C_FUNC_SMBUS_WRITE_BYTE

2.5 SMBus Read Byte

在这里插入图片描述

I2C-tools中的函数：i2c_smbus_read_byte_data()。

先发出Command Code(它一般表示芯片内部的寄存器地址)，再读取一个字节的数据。上面介绍的SMBus Receive Byte是不发送Comand，直接读取数据。

Functionality flag: I2C_FUNC_SMBUS_READ_BYTE_DATA

2.6 SMBus Read Word

在这里插入图片描述

I2C-tools中的函数：i2c_smbus_read_word_data()。

先发出Command Code(它一般表示芯片内部的寄存器地址)，再读取2个字节的数据。

Functionality flag: I2C_FUNC_SMBUS_READ_WORD_DATA

2.7 SMBus Write Byte

在这里插入图片描述

I2C-tools中的函数：i2c_smbus_write_byte_data()。

先发出Command Code(它一般表示芯片内部的寄存器地址)，再发出1个字节的数据。

Functionality flag: I2C_FUNC_SMBUS_WRITE_BYTE_DATA

2.8 SMBus Write Word

在这里插入图片描述

I2C-tools中的函数：i2c_smbus_write_word_data()。

先发出Command Code(它一般表示芯片内部的寄存器地址)，再发出1个字节的数据。

Functionality flag: I2C_FUNC_SMBUS_WRITE_WORD_DATA

2.9 SMBus Block Read

在这里插入图片描述

I2C-tools中的函数：i2c_smbus_read_block_data()。

先发出Command Code(它一般表示芯片内部的寄存器地址)，再发起度操作：

先读到一个字节(Block Count)，表示后续要读的字节数
然后读取全部数据

Functionality flag: I2C_FUNC_SMBUS_READ_BLOCK_DATA

2.10 SMBus Block Write

在这里插入图片描述

I2C-tools中的函数：i2c_smbus_write_block_data()。

先发出Command Code(它一般表示芯片内部的寄存器地址)，再发出1个字节的Byte Conut(表示后续要发出的数据字节数)，最后发出全部数据。

Functionality flag: I2C_FUNC_SMBUS_WRITE_BLOCK_DATA

2.11 I2C Block Read

在一般的I2C协议中，也可以连续读出多个字节。它跟SMBus Block Read的差别在于设备发出的第1个数据不是长度N，如下图所示：

I2C-tools中的函数：i2c_smbus_read_i2c_block_data()。

先发出Command Code(它一般表示芯片内部的寄存器地址)，再发出1个字节的Byte Conut(表示后续要发出的数据字节数)，最后发出全部数据。

Functionality flag: I2C_FUNC_SMBUS_READ_I2C_BLOCK

2.12 I2C Block Write

在一般的I2C协议中，也可以连续发出多个字节。

它跟SMBus Block Write的差别在于发出的第1个数据不是长度N，如下图所示：

在这里插入图片描述

I2C-tools中的函数：i2c_smbus_write_i2c_block_data()。

先发出Command Code(它一般表示芯片内部的寄存器地址)，再发出1个字节的Byte Conut(表示后续要发出的数据字节数)，最后发出全部数据。

Functionality flag: I2C_FUNC_SMBUS_WRITE_I2C_BLOCK

2.13 SMBus Block Write - Block Read Process Call

在这里插入图片描述

读一块数据。

Functionality flag: I2C_FUNC_SMBUS_BLOCK_PROC_CALL

2.14 Packet Error Checking (PEC)

PEC是一种错误校验码，如果使用PEC，那么在P信号之前，数据发送方要发送一个字节的PEC码(它是CRC-8码)。

以SMBus Send Byte为例，下图中，一个未使用PEC，另一个使用PEC：

在这里插入图片描述

三、SMBus和I2C的建议

因为很多设备都实现了SMBus，而不是更宽泛的I2C协议，所以优先使用SMBus。
即使I2C控制器没有实现SMBus，软件方面也是可以使用I2C协议来模拟SMBus。所以：Linux建议优先使用SMBus。

致谢

以上笔记源自韦东山老师的视频课程，感谢韦老师,韦老师是嵌入式培训界一股清流，为嵌入式linux开发点起的星星之火，也愿韦老师桃李满园。聚是一团火，散是满天星！

在这样一个速食的时代，坚持做自己，慢下来，潜心琢磨，心怀敬畏，领悟知识，才能向下扎到根，向上捅破天，背着世界往前行！
仅此向嵌入行业里的每一个认真做技术的从业者致敬！

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一、 SMBus是I2C协议的一个子集

二、 SMBus协议分析

2.1 symbols(符号)

2.2 SMBus Quick Command

2.3 SMBus Receive Byte

2.4 SMBus Send Byte

2.5 SMBus Read Byte

2.6 SMBus Read Word

2.7 SMBus Write Byte

2.8 SMBus Write Word

2.9 SMBus Block Read

2.10 SMBus Block Write

2.11 I2C Block Read

2.12 I2C Block Write

2.13 SMBus Block Write - Block Read Process Call

2.14 Packet Error Checking (PEC)

三、SMBus和I2C的建议

致谢

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