I2C（Inter-Integrated Circuit）和 SMBus（System Management Bus）的協(xié)議特性對(duì)比

一、I2C 協(xié)議特性

1. 兩線(xiàn)式串行總線(xiàn)

• SDA（數(shù)據(jù)線(xiàn)） 和 SCL（時(shí)鐘線(xiàn)）。

• 支持多主設(shè)備（Multi-Master）和多從設(shè)備（Multi-Slave）架構(gòu)。

2. 地址機(jī)制

• 從設(shè)備地址為 7 位或 10 位（可選）。

• 支持廣播地址（Broadcast Address）。

3. 數(shù)據(jù)傳輸

• 標(biāo)準(zhǔn)模式（Standard Mode）：100 kHz

• 快速模式（Fast Mode）：400 kHz

• 高速模式（High-Speed Mode）：3.4 MHz

• 超快速模式（Ultra Fast Mode）：5 MHz

• 半雙工通信（同一時(shí)間只能單向傳輸）。

• 數(shù)據(jù)格式：8 位數(shù)據(jù) + 應(yīng)答位（ACK/NACK）。

• 支持多種速率模式：

4. 時(shí)序特性

• 無(wú)強(qiáng)制時(shí)序要求，主機(jī)可自由控制時(shí)鐘頻率。

• 支持時(shí)鐘拉伸（Clock Stretching）：從設(shè)備可拉低 SCL 暫停通信。

5. 錯(cuò)誤檢測(cè)

• 無(wú)內(nèi)置錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)制，需依賴(lài)軟件實(shí)現(xiàn)。

6. 應(yīng)用場(chǎng)景

• 嵌入式系統(tǒng)、傳感器、EEPROM、RTC 等低速設(shè)備。

二、SMBus 協(xié)議特性

1. 兩線(xiàn)式串行總線(xiàn)

• 基于 I2C 協(xié)議，使用 SMBDAT（數(shù)據(jù)線(xiàn)） 和 SMBCLK（時(shí)鐘線(xiàn)）。

• 通常工作在 100 kHz 或 400 kHz。

2. 地址機(jī)制

• 從設(shè)備地址為 7 位或 10 位，與 I2C 兼容。

• 強(qiáng)制要求設(shè)備對(duì)地址應(yīng)答（ACK）。

3. 數(shù)據(jù)傳輸

• 半雙工通信，數(shù)據(jù)格式與 I2C 類(lèi)似。

• 引入 PEC（Packet Error Checking）：8 位 CRC 校驗(yàn)，用于數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證。

4. 時(shí)序特性

• T_LOW ≥ 1.3 μs，T_HIGH ≥ 0.6 μs（標(biāo)準(zhǔn)模式）。

• 支持 超時(shí)機(jī)制：若從機(jī)未在 35 ms 內(nèi)響應(yīng)，主機(jī)將重置總線(xiàn)。

• 嚴(yán)格定義時(shí)序要求：

• 支持 Clock Stretching，但限制最大低電平時(shí)間。

5. 命令擴(kuò)展

• ALERT#：從機(jī)通過(guò)硬件中斷通知主機(jī)異常。

• Process Call：主機(jī)發(fā)送命令，從機(jī)返回結(jié)果。

• Block Read/Write：支持大容量數(shù)據(jù)傳輸。

• 增加 SMBus 特定命令：

6. 電源管理特性

• 支持低功耗模式（如掛起狀態(tài)）。

• 可動(dòng)態(tài)分配從設(shè)備地址，解決地址沖突。

三、I2C 與 SMBus 的主要差異

四、應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)比

五、總結(jié)

• I2C：

• 優(yōu)勢(shì)：簡(jiǎn)單、靈活、成本低，適用于通用低速通信。

• 劣勢(shì)：無(wú)超時(shí)機(jī)制，數(shù)據(jù)可靠性依賴(lài)軟件。

• SMBus：

• 優(yōu)勢(shì)：時(shí)序嚴(yán)格、可靠性高，適合系統(tǒng)管理。

• 劣勢(shì)：硬件和軟件復(fù)雜度較高。

選擇建議：

• 若需通用性、低成本，選擇 I2C。

• 若需高可靠性、系統(tǒng)管理功能，選擇 SMBus。