I2C（Inter-Integrated Circuit）和 SMBus（System Management Bus）的協議特性對比

一、I2C 協議特性

1. 兩線式串行總線

• SDA（數據線） 和 SCL（時鐘線）。

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

2. 地址機制

• 從設備地址為 7 位或 10 位（可選）。

• 支持廣播地址（Broadcast Address）。

3. 數據傳輸

• 標準模式（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（同一時間只能單向傳輸）。

• 數據格式：8 位數據 + 應答位（ACK/NACK）。

• 支持多種速率模式：

4. 時序特性

• 無強制時序要求，主機可自由控制時鐘頻率。

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

5. 錯誤檢測

• 無內置錯誤檢測機制，需依賴軟件實現。

6. 應用場景

• 嵌入式系統、傳感器、EEPROM、RTC 等低速設備。

二、SMBus 協議特性

1. 兩線式串行總線

• 基于 I2C 協議，使用 SMBDAT（數據線） 和 SMBCLK（時鐘線）。

• 通常工作在 100 kHz 或 400 kHz。

2. 地址機制

• 從設備地址為 7 位或 10 位，與 I2C 兼容。

• 強制要求設備對地址應答（ACK）。

3. 數據傳輸

• 半雙工通信，數據格式與 I2C 類似。

• 引入 PEC（Packet Error Checking）：8 位 CRC 校驗，用于數據完整性驗證。

4. 時序特性

• T_LOW ≥ 1.3 μs，T_HIGH ≥ 0.6 μs（標準模式）。

• 支持 超時機制：若從機未在 35 ms 內響應，主機將重置總線。

• 嚴格定義時序要求：

• 支持 Clock Stretching，但限制最大低電平時間。

5. 命令擴展

• ALERT#：從機通過硬件中斷通知主機異常。

• Process Call：主機發送命令，從機返回結果。

• Block Read/Write：支持大容量數據傳輸。

• 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）。

• 可動態分配從設備地址，解決地址沖突。

三、I2C 與 SMBus 的主要差異

四、應用場景對比

五、總結

• I2C：

• 優勢：簡單、靈活、成本低，適用于通用低速通信。

• 劣勢：無超時機制，數據可靠性依賴軟件。

• SMBus：

• 優勢：時序嚴格、可靠性高，適合系統管理。

• 劣勢：硬件和軟件復雜度較高。

選擇建議：

• 若需通用性、低成本，選擇 I2C。

• 若需高可靠性、系統管理功能，選擇 SMBus。