I²C（Inter-Integrated Circuit）和 SMBus（System Management Bus）的协议特性对比

一、I²C 协议特性

1. 两线式串行总线

• SDA（数据线） 和 SCL（时钟线）。

• 支持多主设备（Multi-Master）和多从设备（Multi-Slave）架构。

2. 地址机制

• 从设备地址为 7 位或 10 位（可选）。

• 支持广播地址（Broadcast Address）。

3. 数据传输

• 标准模式（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

• 半双工通信（同一时间只能单向传输）。

• 数据格式：8 位数据 + 应答位（ACK/NACK）。

• 支持多种速率模式：

4. 时序特性

• 无强制时序要求，主机可自由控制时钟频率。

• 支持时钟拉伸（Clock Stretching）：从设备可拉低 SCL 暂停通信。

5. 错误检测

• 无内置错误检测机制，需依赖软件实现。

6. 应用场景

• 嵌入式系统、传感器、EEPROM、RTC 等低速设备。

二、SMBus 协议特性

1. 两线式串行总线

• 基于 I²C 协议，使用 SMBDAT（数据线） 和 SMBCLK（时钟线）。

• 通常工作在 100 kHz 或 400 kHz。

2. 地址机制

• 从设备地址为 7 位或 10 位，与 I²C 兼容。

• 强制要求设备对地址应答（ACK）。

3. 数据传输

• 半双工通信，数据格式与 I²C 类似。

• 引入 PEC（Packet Error Checking）：8 位 CRC 校验，用于数据完整性验证。

4. 时序特性

• T_LOW ≥ 1.3 μs，T_HIGH ≥ 0.6 μs（标准模式）。

• 支持 超时机制：若从机未在 35 ms 内响应，主机将重置总线。

• 严格定义时序要求：

• 支持 Clock Stretching，但限制最大低电平时间。

5. 命令扩展

• ALERT#：从机通过硬件中断通知主机异常。

• Process Call：主机发送命令，从机返回结果。

• Block Read/Write：支持大容量数据传输。

• 增加 SMBus 特定命令：

6. 电源管理特性

• 支持低功耗模式（如挂起状态）。

• 可动态分配从设备地址，解决地址冲突。

三、I²C 与 SMBus 的主要差异

四、应用场景对比

五、总结

• I²C：

• 优势：简单、灵活、成本低，适用于通用低速通信。

• 劣势：无超时机制，数据可靠性依赖软件。

• SMBus：

• 优势：时序严格、可靠性高，适合系统管理。

• 劣势：硬件和软件复杂度较高。

选择建议：

• 若需通用性、低成本，选择 I²C。

• 若需高可靠性、系统管理功能，选择 SMBus。