电源技术中I2C及PM Bus总线

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到目前为止，工业电源系统各部份电路之间的通信已不是一个新的概念，在工业电源系统和主控电路单元之间的通信已使用了许多年，最早采用使工业电源系统工作和被监控的通信控制方法，工业电源系统的工作状态被主控电路加以监控。

工业电源中常用的总线技术（四）

微控制器(MCU)是一种可以很好应用于工业电源管理的器件，利用微控制器可以实现工业电源系统更为复杂和有效的控制和监控，最早使用的工业电源控制命令就是工业电源的开/关控制命令，随后，随着在工业电源系统中微控制器件的使用，就可以很方便的实现工业电源输出电压/输出电流等相关工作参数的控制。例如，利用一个"digi pot"的简单部件就可以通过微控制器来调节工业电源系统的电压检测信号和电流检测信号的参数，而"digi pot"这类的器件又是许多采用I2C总线优势的器件之一。利用I2C总线可以实现存储器、显示器、传感器和工业电源控制集成电路之间的互连。

早在1995年，通过各种各样的总线，(例如RS-232、单线(One Wire)、SPI和I2C等)完成了电池管理工作，这时对通信管理的物理接口、命令、数据格式均没有统一的工业标准。Intel公司和Duracell公司合作开发了智能电池系统SBS(Smart Battery System)，其目的想要做出一个与电池类型无关的高级和精确的电池管理系统，并且使这个智能电池管理系统适用于不同的可充电电池生产厂商生产的可充电电池的充电管理，并降低智能电池管理系统支持多种通信控制协议的负担，这个物理通信协议就是系统管理总线(SM Bus)，而命令语言就是智能电池数据SBD(Smart Battery Data)。

系统管理总线(SM Bus)是I2C总线的一个版本，是智能电池系统(SBS)的物理层。智能电池系统(SBS)的上一层发出命令，并在智能电池系统元件之间实现有关命令的响应，智能电池、智能充电器和智能选择器利用SM Bus的通用命令就可以完成相关控制信息的传送和响应。这些命令有许多是和I2C中的命令相同的，利用这些命令可以完成电池容量和工作条件的监控。同时更为重要的是，智能电池系统(SBS)中的电池或主控电路还可以对智能充电器发出控制命令，利用这些控制命令来设定充电器的输出电压、输出电流和其它一些重要的工作参数。在大多数情况下，输出电压命令的分辨在mV数量级，输出电流命令的分辨率在mA数量级，利用SM Bus可以完成和可充电电池类型无关的充电器系统的管理和控制。

1996年，由Intel和Duracell公司发起成立的智能电池管理系统接口论坛(SBS-IF)。为了保持智能电池系统(SBS)和SM Bus的优越性，其它一些相关公司也参与到了论坛的工作，特别是美国德州仪器TI公司参与了工业电源管理总线接口论坛(PM Bus-IF)的工作。

在笔记本电脑的硬件电路中智能电池系统(SBS)和SM Bus已得到了广泛的应用，在Windows2000系统中也含有SM Bus的软件驱动程序。

智能电池系统(SBS)和SM Bus有关技术内容的发展是和高级结构与工业电源接口(ACPI：Advanced Configuration and Power Interface)的有关技术内容的发展同步进行的。ACPI的第1版本在1996年12月公布，其中，Intel公司发挥了重要的作用，对与操作系统和工业电源管理(OSPM：Operating System-directed Configuration and Power Management)应用方面有关的内容，ACPI是一个很重要的内容。如果要实现SBS和支持SBS系统的SM Bus，需要用到和高级结构与工业电源接口(ACPI)兼容的有关系统。

1998年，SBS-IF发布了SBS1.1和SMBus1.1版本。SMBus1.1中的主要特点是在每个SM Bus通信数据包的末位加了可选数据包检错字节，采用8位的循环冗余纠错检错算法(CRC-8)。

2000年，SBS-IF发布了SMBus2.0，即所谓基于PCI的SM Bus。SMBus2.0中允许器件的地址被动态分配，然后，外设元件互联特殊兴趣小组(PCI-SIG：Peripheral Component Interconnect Special Interest Group)(在2000.10.20日)将它的PCI连接器的第○40和○41引脚分配给SM Bus的时钟和数据信号。

在2000年，SBS-IF公布了它用于Windows的SM Bus的驱动程序。和微软的SM Bus驱动程序不同，SBS-IF推出的SM Bus驱动程序可以用于Windows98系统，并且工作时不需借助于嵌入式控制器。

作为源于1998年的另一个应用实例，Intel公司公布了它的智能管理接口平台IPMI(Intelligent Platform. Management Interface)。IPMI1.0采用I2C总线作为它的物理层，IPMI1.5可以使用SM Bus 1.1，并且具有使所传送的数据包出错的检测功能。

作为数控源系统，很需要一个用于工业电源通信管理的工业标准协议，在这个标准协议中需注意以下几方面的问题：首先这个协议对工业电源系统设计人员而言要简单、易懂和易学，并且造价要低。这里I2C总线就是一个很好的例子，智能电池系统(SBS)采用SM Bus用于可充电电池充电器和背光照明系统的工业电源管理已有一段时间了。

在2004年，由工业电源管理总线(PM Bus)开发为主的一些公司推出了工业电源管理用的工业标准，PM Bus采用SM Bus做为它的物理通信层，并且支持SM Bus中的如可选控制信号线。在现行的PM Bus 1.0中没有地址仲裁功能，PM Bus的技术指标被分为2部份，第1部份规范了物理层的有关技术指标，第二部份规范了命令层的有关技术指标。同样，和在SM Bus智能电池系统(SBS)中界定了便携式工业电源管理的方法一样，在PM Bus中也界定了工业电源子系统的管理方法。

SM Bus的主要任务由负载点联盟POLA(Point of Load Alliance)和分布式工业电源开放标准联盟DOSA(Distributed-Power Open Standards Alliance)加以赋予。

在2005年，智能电池系统接口论坛(SBS-IF)又被更名为系统管理接口论坛(SM-IF)，并且经过重新组合，形成2个论坛，即SBS论坛(SBS-IF)和PM Bus接口论坛(PM Bus-IF)。组织利用了SBS和PM Bus的共生关系，SBS工作组利用SM Bus来进行笔记本电脑中的工业电源管理和控制已有10余年的时间，所有这些对PM Bus的开发与使用都有很大的帮助。

在2005年3月PM Bus接口论坛推出了PM Bus的1.0版本有关技术文件，目前有30多个公司使用PM Bus，利用PM Bus可以简化数字工业电源系统的设计。

3.2 PM Bus的系统结构图和有关命令类型

PM Bus的系统结构图如图7所示，有关命令类型如表1所示。