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        可能大家在学习SMBus协议之前，都对I2C协议有一定的了解。下面，我们通过对比来学习SMBus协议。

 一.SMBus协议是I2C协议的子集吗？

        网上有些资料说SMBuS是I2C协议的子集，其实，这是不正确的。

        SMBus 并不是 I2C 的严格子集，而是基于 I2C 的扩展和增强版本。

1.1 兼容部分

1.物理层
        SMBus 设备可以在 I2C 总线上运行（需满足电压和时序要求），反之则不一定（因 SMBus 有更严格的规范）。

2.协议框架相同
        SMBus 沿用了 I2C 的核心机制，包括：

（1）双线制

        SMBCLK 时钟线、SMBDAT 数据线。
（2）起始（START）和停止（STOP）条件。

（3）7 位地址寻址、ACK/NACK 确认机制。

（4）主从架构（Controller/Target）。

1.2 扩展部分

        SMBus 在 I2C 基础上增加了系统管理专用功能和可靠性增强机制，使其成为 I2C 的超集而非子集。关键扩展包括：

SMBus对I2C的扩展

序号	特性	SMBus	I2C
1	超时机制	强制要求超时检测（如时钟低电平 不能超过25-35 ms）	无超时机制，总线可能被挂起（即时钟保持低电平）
2	包错误检查（PEC）	支持 CRC-8 校验（可选但推荐）	无强制错误检测
3	地址解析协议（ARP）	地址解析协议（ARP）	静态地址，依赖硬件设计解决冲突（如A0、A1引脚）
4	电气规范	严格定义电压阈值和驱动能力	更宽泛的电气参数（如电压范围）
5	ACK/NACK 规则	目标设备必须响应地址（否则视为错误）	目标设备必须响应地址（否则视为错误）

1.3 不兼容的例子

        由于SMBus的增强特性，某些情况下两者无法完全兼容：

SMBus与I2C不兼容的例子

序号	示例	描述
1	超时机制	I2C 主控可能不支持 SMBus 的超时检测，导致 SMBus 设备在长时间时钟拉伸时被误判为故障。
2	PEC 校验	SMBus 设备发送的 PEC 字节可能被 I2C 设备视为无效数据
3	地址冲突	I2C 无法处理 SMBus 的动态地址分配（ARP），可能导致地址冲突

1.4 实际应用

1.SMBus 设备可在 I2C 总线上运行情况
        若 SMBus 设备不依赖超时、PEC 或 ARP 功能，且满足 I2C 电气规范，则可兼容。

2.I2C 设备在 SMBus 总线上可能受限
        I2C 设备若不符合 SMBus 的严格规范（如必须响应地址），可能被 SMBus 主控视为故障。

二.基于OSI模型对比

        SMBus 和I2C都遵循 OSI 模型设计，下面以OSI模型的角度对两者比较。

2.1 物理层

2.1.1 相同点

1.物理接口
        两者均使用双线制（SCL时钟线 + SDA数据线）的同步串行通信。

2.总线拓扑
        支持多主从架构，所有设备通过总线并联连接。

2.1.2 区别

SMBus与I2C在物理层的差异

序号	不同点	SMBus	I2C
1	电压范围	通常3.3V（兼容1.8V-5V设备）	更宽泛（1.8V-5V，具体由设备决定）
2	上拉电阻	严格规定（例如1kΩ-10kΩ）	无严格限制，根据总线电容调整
3	总线电容限制	≤400pF（更严格）	无明确限制（通常≤400pF）

2.1.3 小结

       SMBus在物理层对电压和电气特性提出了更严格的规范，以增强系统稳定性；I2C则更灵活，适配性更广。

2.2 数据链路层

2.2.1 相同点

1.帧结构
        均采用相同的帧格式：

起始位（Start Bit）+ 地址位（7/10位）+ 读写位 + 数据 + 停止位（Stop Bit）

2.仲裁机制：

        支持多主设备通过总线仲裁实现冲突避免。

2.2.2 区别

SMBusy与I2C在数据链路层的区别

序号	不同点	SMBus	I2C
1	时序规范	严格（如SCL低电平35ms超时）	较宽松，依赖具体实现
2	错误检测	支持CRC校验（PEC模式）	无原生校验机制
3	超时机制	强制总线空闲超时复位	无强制超时要求
4	时钟速率	（1）标准模式：10 kHz - 100 kHz （2）快速模式：支持400 kHz（SMBus 3.0+） （3）高速模式：支持1 MHz（SMBus 3.3+） （4）超低功耗模式：可选低功耗设计（如10 kHz以下）	（1）标准模式：100 kHz （2）快速模式：400 kHz（Fast Mode） （3）高速模式：3.4 MHz（Fast Mode） （4）超低功耗模式：无专用低功耗模式

2.2.3 小结

        SMBus在数据链路层引入了超时复位、CRC校验等增强功能，提升了可靠性和鲁棒性；I2C则更注重传输速率的灵活性。   

2.3 Layer3~6

        两者均为总线型协议，直接通过地址寻址通信，无需网络层（路由）、传输层（端到端控制）、会话层（对话管理）或表示层（数据格式转换）。

2.4 应用层

        I2C 协议本身不定义应用层，具体功能由设备实现。
        而SMBus定义了应用层协议，如下表所示：

SMBus应用层协议

序号	协议	作用	应用场景
1	Quick Command	发送单字节命令（无数据）	设备复位命令
2	Send/Receive Byte	发送或接收单字节数据	读取设备状态寄存器
3	Write/Read Word	读写 16 位数据	配置传感器阈值
4	Block Write/Read	读写可变长度数据块（≤255 字节）	批量写入 EEPROM 数据
5	Process Call	写命令后读取响应（原子操作）	触发传感器采样并读取结果
6	Host Notify	设备通过 SMBALERT# 信号主动通知主机	电池电量不足告警

 三.总结

        

I2C 与 SMBus 的对比

序号	不同点	I2C	SMBus
1	设计目标	通用低速外设通信	系统管理（电源、电池、传感器）
2	超时机制	无	强制检测（如 25-35 ms 超时）
3	错误检测	可选 ACK/NACK	强制 PEC（CRC-8）
4	地址管理	静态地址，冲突需硬件解决	动态地址解析（ARP）
5	电压容差	宽松（0.8V - 5.5V）	严格（如 VIH=1.35V）
6	典型应用	EEPROM、显示屏	智能电池、温度监控、电源管理