徹底搞懂I2C匯流排（4）I2C匯流排的其他用途

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摘要

本章節闡述了I2C匯流排的其他用途，如CBUS匯流排、SMBUS匯流排、PMBUS匯流排、IPMI介面、ATCA通訊、DDC通訊等。

四。 I2C匯流排通訊協議的其他用途

I2C匯流排被用作幾種系統結構的通訊協議。除了基本的I2C規範之外，這些體系結構還增加了命令集和特定於應用程式的擴充套件。

4。1 CBUS相容性

CBUS接收器可以連線到標準模式（Sm）的I2C匯流排（SCL、SDA）上，但是，還必須連線附加的第三根DLEN匯流排，並忽略應答位。通常，I2C傳輸是8位位元組序列；但CBUS相容裝置有它自己不同的格式。

在混合匯流排（I2C+CBUS）結構中，有一個特殊的保留的CBUS地址（0000 001X），專用於定址CBUS裝置，所以I2C裝置不會響應CBUS裝置的資訊。傳送完CBUS地址後，就可以啟用DLEN線路，傳送CBUS格式的傳輸。在停止條件之後，所有裝置再次準備好接受資料。

主機可以在傳送CBUS地址後傳送CBUS格式資料。所有裝置均可識別停止條件，從而結束傳輸。

如果CBUS配置是已知的，並且CBUS相容裝置的擴充套件是不可預見的，允許設計者根據所用裝置的具體要求調整保持時間。

4。2 系統管理匯流排（SMBus）

SMBus使用I2C硬體和I2C硬體定址，但添加了用於構建特殊系統的二級軟體規範。特別是，它的規範包括一個可以進行動態地址分配的地址解析協議。

硬體和軟體的動態重新配置允許匯流排裝置“熱插拔”並立即使用，無需重啟系統。裝置會被自動識別並分配唯一的地址。這個優點使得使用者可以即插即用。

SMBus目前在大多數電腦中被用作系統管理匯流排（如圖1-53）。由英特爾及其他公司一起於1995年開發，它修改了I2C的一些電氣和軟體特性，以便更好地與行動式裝置快速下降的電源預算相容。

圖1-53 Inter處理器的筆記本裝置管理器中的SMBUS匯流排

SMBus也有一個“高功率”的2。0版本，其中包括一個4 mA吸電流，不能由I2C晶片驅動，除非上拉電阻的大小符合I2C匯流排的電平。

4。2。1 I2C/SMBus合規性

SMBus和I2C協議基本相同：SMBus主機能夠控制I2C從機，反之亦然。SMBus時鐘的定義範圍為10 kHz至100 kHz，而I2C可以是0 Hz至100 kHz、0 Hz至400 kHz、0 Hz至1 MHz和0 Hz至3。4 MHz，具體取決於模式。這意味著執行頻率低於10 kHz的I2C匯流排不符合SMBus標準，因為SMBus裝置可能會超時。

邏輯電平也略有不同：SMBus的TTL低電平≤ 0。8 V，TTL高電平≥ 2。1 V；而I2C則為CMOS電平，CMOS低電平≤30 %VDD，CMOS高電平≥70 % VDD。如果VDD > 3。0 V，這不是問題。如果I2C器件低於3。0 V，那麼如果邏輯高/低電平不能被正確識別，就可能有問題。

4。2。2 超時功能（Time out feature）

SMBus具有超時功能，如果通訊時間過長，它會重置器件。這解釋了為什麼最小時鐘頻率為10 kHz，以防止鎖定匯流排。

I2C可以是“DC”匯流排，這意味著當主機訪問從機裝置時，從機裝置在執行某些事務時會延長主機時鐘（從機通知主機，我從機正忙，但不想失去通訊）。從機裝置將允許在其任務完成後繼續。在I2C匯流排協議中，這種延遲時間沒有限制，而對於SMBus系統，這種延遲時間限制在35毫秒。

SMBus協議規定，如果某件事情花費的時間太長，則意味著總線上有問題，所有器件必須復位才能清除該模式。然後，並且不允許從機裝置將時鐘保持在低電平太長時間。

4。2。3 SMBus 1。0和SMBus 2。0的區別

SMBus規範定義了兩類電氣特性：低功率和高功率。第一類最初在SMBus 1。0和1。1規範中定義，主要是為智慧電池設計的，但也可以用於其他低功耗裝置。

2。0版本引入了另一組更高功率的電氣特性。此類適用於需要更高驅動能力的情況，例如PCI附加卡上的SMBus裝置，以及透過PCI聯結器將這些卡相互連線並連線到系統板上的SMBus裝置。

裝置可以由匯流排VDD或另一個電源Vbus（例如智慧電池）供電，並且只要它們遵守本類的SMBus電氣規範，就可以互操作。

恩智浦器件的電氣特性比SMBus 1。0更強大。主要區別在於VOL = 0。4 V時的吸電流能力：①SMBus低功耗= 350 μA；②SMBus高功率= 4 mA；③I2C匯流排= 3毫安。

如果上拉電阻的限流大小為3 mA，SMBus“高功率”器件和I2C匯流排器件將協同工作。有關更多資訊，請參考：

http：//www。

smbus。org/

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4。3 電源管理匯流排（PMBus）

PMBus是透過SMBus在電源轉換器和系統主機之間進行通訊的標準方式，可為電源轉換器提供更智慧的控制。PMBus規範定義了一組標準的器件命令，因此來自多個源的器件功能相同。PMBus裝置使用SMBus版本1。1 plus擴充套件進行傳輸。

有關更多資訊，請參考：

https：//

pmbus。org/

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4。4 智慧平臺管理介面（IPMI）

智慧平臺管理介面（IPMI）為智慧平臺管理硬體定義了標準化的、抽象的、基於訊息的介面。IPMI還定義了描述平臺管理裝置及其特徵的標準化記錄。IPMI透過監控溫度、電壓、風扇和機箱入侵（非法開啟機箱）等引數來提高系統的可靠性。

IPMI提供常規系統管理功能，如自動報警、自動系統關閉和重啟、遠端重啟和電源控制。智慧平臺管理硬體的標準化介面有助於硬體故障的預測和早期監控以及硬體問題的診斷。

這種標準化的匯流排和協議用於擴充套件機箱內的管理控制、監控和事件交付。IPMI的特點是：相容I2C匯流排；多控制器；簡單請求/響應協議；使用IPMI命令集；支援非IPMI裝置；不需要熱插拔；使基板管理控制器（BMC）能夠接受來自系統中其他管理控制器的IPMI請求訊息；允許總線上的非智慧裝置和管理控制器；BMC充當控制器為系統軟體提供對IPMB的訪問；硬體實現與軟體實現相隔離，因此無需任何軟體更改即可新增新的感測器和事件。

有關更多資訊，請參考

https：//www。

intel。com/content/www/u

s/en/products/docs/servers/ipmi/ipmi-home。html

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4。5 高階電信計算架構（ATCA）

高階電信計算架構（ATCA）是緊湊型PCI （cPCI）的後續產品，提供標準化的外形，具有更大的卡面積、更大的間距和更大的電源，可用於高階機架式電信硬體。它包括一個熱管理的容錯方案，在板之間使用I2C匯流排通訊。

高階電信計算架構（ATCA）得到了100多家公司的支援，其中包括許多大型公司，如英特爾、朗訊和摩托羅拉。

有兩種通用的符合ATCA標準的風扇控制方法：第一種是智慧FRU（現場可更換單元），這意味著風扇控制將直接連線到IPMB（智慧平臺管理匯流排）；第二種是管理型或非智慧型FRU。

ATCA要求管理雙I2C匯流排的硬體和軟體。這需要一個片上隔離電源為電路供電，一個帶上升時間加速器的緩衝雙I2C匯流排，以及三態功能。I2C控制器必須能夠支援多控制器I2C雙匯流排，並處理協議中概述的標準風扇命令集。此外，還需要板載溫度報告、托盤功能報告、風扇關閉功能和非易失性儲存。

有關更多資訊，請參考：

https：//www。

picmg。org/openstandards

/advancedtca/

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4。6 顯示資料通道（DDC）

顯示資料通道（DDC）允許監視器或顯示器通知主機其身份和功能。DDC版本2的規範要求符合I2C匯流排標準模式規範。它允許顯示器和主機之間的雙向通訊，實現對監視器功能的控制，例如影象如何顯示以及與連線到I2C匯流排的其他裝置的通訊。

有關更多資訊，請參考

https：//

vesa。org/

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未完待續，敬請關注《徹底搞懂IIC匯流排（5）I2C匯流排傳輸速度》。

本文由德力威爾王術平原創；轉載、引用請註明出處，否則侵權。

本文參考資料：

①

https：//www。

nxp。com/docs/en/user-gu

ide/UM10204。pdf

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②

https：//www。

nxp。com/docs/en/applica

tion-note/AN10216。pdf

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③https：//www。i2c-bus。org。