低速总线：IIC和SMBUS

I²C（Inter-Integrated Circuit）和SMBus（System Management Bus）是两种广泛应用于嵌入式系统的串行通信总线协议，主要用于连接低速外设。以下是它们的核心技术对比与应用解析：

一、I²C总线

核心特性
协议层级：双线制（时钟SCL + 数据SDA）、半双工、多主多从架构。
通信速率：
标准模式（Standard Mode）：100 kbps
快速模式（Fast Mode）：400 kbps
高速模式（High-Speed Mode）：3.4 Mbps（需特殊硬件支持）
地址分配：
7位地址（支持112个设备）或10位地址（扩展至1008个设备）。
保留地址（如广播地址0x00）用于特殊功能。
通信流程
起始条件（Start）：SCL高电平时SDA下降沿。
地址帧：主设备发送从机地址 + 读写位（1位，0写/1读）。
数据帧：每字节（8位）后跟随1位ACK/NACK确认信号。
停止条件（Stop）：SCL高电平时SDA上升沿。

典型应用
传感器接口：温度传感器（如LM75）、加速度计（MPU6050）。
EEPROM读写：存储配置参数（如AT24C系列）。
显示器控制：OLED屏幕（SSD1306）初始化配置。

硬件设计要点
上拉电阻：SCL/SDA需外接上拉电阻（典型值：4.7kΩ~10kΩ，依总线电容调整）。
冲突检测：多主模式下需支持总线仲裁（基于线与逻辑）。
信号完整性：长距离通信需考虑阻抗匹配（如加缓冲器）。

二、SMBus总线

核心特性
协议起源：基于I²C协议扩展，专为系统管理设计（如电池、电源、温度监控）。
通信速率：
固定速率：100 kbps（兼容I²C标准模式）。
增强功能：
超时机制：强制限制SCL低电平时间（35ms），防止总线挂死。
电源管理：支持设备休眠唤醒（ALERT#信号）。
地址保留：预定义系统管理地址（如0x08~0x0F为SMBus主机控制器）。
关键协议差异
电气特性：
更严格的电压范围（VIL/VIH与I²C不同）。
上拉电阻范围更窄（推荐1kΩ~10kΩ）。
数据格式：
强制使用PEC（Packet Error Checking，CRC-8校验）。
特定命令格式（如Block Read/Write支持多字节传输）。
总线复位：
通过发送复位序列（9个SCL脉冲）强制从机复位。
典型应用
智能电池管理：读取电池电量、健康状态（SBS规范）。
服务器监控：CPU温度监控（如LM75SMBus版本）。
热插拔控制：支持设备热插拔检测（通过ALERT#信号）。
三、I²C vs SMBus核心对比



四、设计注意事项
兼容性问题：

SMBus设备可连接至I²C总线，但I²C设备可能不满足SMBus的电气要求。
混合总线时需验证电压电平和时序参数。
上拉电阻计算：

I²C：根据总线电容选择，公式：
KaTeX parse error: Can't use function '\(' in math mode at position 1: \̲(̲ R_{max} = \fra…
，其中$ ( t_r ) $为上升时间。
SMBus：推荐使用1kΩ~10kΩ（避免过大的下拉电流）。
协议冲突处理：

I²C多主模式需硬件支持仲裁（如STM32的I²C外设）。
SMBus主机需处理ALERT#中断并轮询设备状态。
调试工具：

使用逻辑分析仪抓取SCL/SDA波形（如Saleae Logic Pro）。
软件调试可借助Linux的i2c-tools（i2cdetect/i2cget等命令）。
五、选择依据
选I²C：简单外设、成本敏感、无需严格错误检测。
选SMBus：系统管理、热插拔支持、高可靠性场景。

通过理解两者的协议差异和应用场景，可更高效地设计嵌入式系统互联方案。
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原文链接：https://blog.csdn.net/u011732210/article/details/147605533

I²C和SMBus都是嵌入式系统中非常重要的通信协议，这篇文章提供了很详细的对比和应用解析，对于我们设计和选择通信协议非常有帮助。

I²C和SMBus的对比分析非常详细，对于我们这些嵌入式系统开发者来说很有帮助。特别是在选择外设接口时，了解这些协议的特性和应用场景可以避免很多设计上的错误。

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总线上的所有设备必须共地，否则电压参考点不一致会导致信号解析错误。

均为低速串行总线，广泛用于短距离设备通信

I²C支持10位地址扩展，适合多从机场景；SMBus仅7位地址，需通过硬件引脚（如AD0/AD1）或软件配置避免地址冲突。

上拉电阻范围更窄： 推荐1kΩ~10kΩ。

支持多从机/多主机、对协议灵活性要求高

简单外设、成本敏感、无需严格错误检测。

IIC：需根据总线电容选择合适阻值，确保信号上升沿稳定。
SMBus：推荐1kΩ~10kΩ，避免过大的下拉电流。

总线上的设备地址唯一，避免地址冲突。

IIC和SMBUS的应用场景主要有什么不同？

I²C和SMBus确实在嵌入式系统中扮演着重要角色。I²C的灵活性和SMBus的系统管理特性，使得它们在不同应用场景下各有优势。

布线合理，避免过长的走线和过多的分支，以减少信号反射和噪声。

SCL/SDA需外接上拉电阻              

IIC总线需要上拉电阻来确保在没有设备驱动时，SDA和SCL线处于高电平。

I²C 支持多主设备仲裁（通过 SDA 线竞争，低电平优先），但 SMBus 通常只允许单主设备，设计时需明确主从角色。

硬件上的上拉电阻、总线电容和电压兼容性

SMBus设备可连接至I²C总线，但I²C设备可能不满足SMBus的电气要求。