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01、背景簡述
在現(xiàn)代電子設(shè)備中，電源管理總線對于確保設(shè)備穩(wěn)定、高效運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。所有總線協(xié)議的本質(zhì)就是兩個字，即“通信”。除I2C和SPI這些通用總線可以用于電源管理外，還有相對專用的SMBus和PMBus總線，以及更高級、更復(fù)雜的SVID協(xié)議和SVI2協(xié)議。
02、I2C總線
I2C 總線是一種常用的半雙工串行總線，具有簡單、高效的特點(diǎn)。在開關(guān)電源中，它可用于實(shí)現(xiàn)電源管理芯片與其他芯片（如微控制器、傳感器等）之間的通信。
例如，電源管理芯片可以通過 I2C 總線將電源的狀態(tài)信息發(fā)送給微控制器，微控制器根據(jù)這些信息進(jìn)行相應(yīng)的系統(tǒng)控制決策。
I2C 總線采用主從式結(jié)構(gòu)，主設(shè)備負(fù)責(zé)發(fā)起通信，從設(shè)備響應(yīng)主設(shè)備的請求。其數(shù)據(jù)傳輸速率可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求進(jìn)行調(diào)整，一般在低速到中速范圍內(nèi)，適用于對實(shí)時性要求不是特別高的電源管理應(yīng)用。
使用 I2C 總線的電源管理芯片有：
SC8815，帶I2C接口的同步升降壓充電控制器
TPS55289，具有 I2C 接口的 30V、8A 降壓/升壓轉(zhuǎn)換器
MIC23156，1.5A, 3 MHz Synchronous Buck Regulator（I2C Control for Dynamic Voltage Scaling）
03、SPI總線
SPI 總線是一種高速串行總線，具有全雙工通信、數(shù)據(jù)傳輸速率高的特點(diǎn)。在開關(guān)電源中，它可以用于實(shí)現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)傳輸。
SPI 總線在高速數(shù)據(jù)傳輸方面具有明顯優(yōu)勢，能夠滿足電源管理芯片對實(shí)時性和數(shù)據(jù)吞吐量的要求。
例如，在一些需要快速響應(yīng)電源狀態(tài)變化或進(jìn)行大量數(shù)據(jù)交互的應(yīng)用中，SPI 總線可以迅速傳輸電源管理芯片的監(jiān)測數(shù)據(jù)（如電壓、電流、溫度等）給主機(jī)，同時主機(jī)也能快速向芯片發(fā)送控制指令，實(shí)現(xiàn)高效的電源管理。
LM10502
Dual Buck + LDO Power Management Unit
Programmable Output Voltage via the SPI interface
TPS92518-Q1
Automotive Dual Channel Buck LED Controller with SPI Interface
04、SMBus和PMBus總線
PMBus代表“電源管理總線”，它是對電源管理的“遠(yuǎn)程控制”。PMBus控制的設(shè)計(jì)理念在于，你可以用軟件命令來即時控制和設(shè)定電源管理器件。
在純粹的模擬設(shè)計(jì)中，你需要在設(shè)計(jì)階段設(shè)定器件運(yùn)行方式，并且選擇電阻器和電容器，所以這一點(diǎn)是無法實(shí)現(xiàn)的。
借助PMBus協(xié)議，一個控制處理器能夠改變開關(guān)頻率、電流限值和輸出電壓等參數(shù)。
PMBus還能提供遙感勘測功能，比如說讀取IC溫度和電流等數(shù)值，這樣的話，處理器就能夠動態(tài)地監(jiān)視電源系統(tǒng)了。
PMBus的設(shè)計(jì)理念來源于19世紀(jì)80年代早期開發(fā)出來的普遍采用I2C總線。I2C總線，表示內(nèi)部IC（集成電路），曾經(jīng)是一個控制和監(jiān)視任一電子系統(tǒng)的通用總線。它曾經(jīng)是一個簡單的總線協(xié)議，取代了當(dāng)時的很多專有協(xié)議。
基于I2C總線，在1995年定義了SMBus協(xié)議或稱為系統(tǒng)管理總線。由于它增加了數(shù)據(jù)包錯誤校驗(yàn)而使其自身變得更加穩(wěn)健耐用，SMBus與I2C之間有著些許的不同。SMBus曾被用于個人電腦和服務(wù)器。
不過，這個行業(yè)的從業(yè)人員很快認(rèn)識到，最好用一個共同協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)集來滿足系統(tǒng)的電源管理需求，而這一想法最終催生出PMBus控制定義。在將SMbus用作物理層的同時，PMBus設(shè)立了針對電源管理的協(xié)議，從而取代了數(shù)個專有協(xié)議。
TPS544B20 和 TPS544C20 器件是 PMBus 兼容型非隔離式直流/直流集成式 FET 轉(zhuǎn)換器，支持高頻運(yùn)行并提供 20A 或 30A 電流輸出，PMBus 接口用于轉(zhuǎn)換器配置（過流保護(hù)、欠壓閉鎖、軟啟動、PG、OVP、UVP、OTP、接通或關(guān)閉延時），并監(jiān)視關(guān)鍵參數(shù)，其中包括輸出電壓、電流和一個可選外部溫度。
公眾號回復(fù)“?smbus?”獲取“SMBus Specification”協(xié)議2024版本下載鏈接，回復(fù)“?pmbus?”獲取“PMBus Specification”協(xié)議1.3.1版本下載鏈接。
05、SVID和SVI2協(xié)議
在 Intel 平臺中，電源管理(Power Management Integrated Circuit, PMIC) 通訊協(xié)定從 VR12 開始一改過去以 Parallel 傳輸模式，調(diào)整為 Serial 傳輸。
SVID 是一個三線 （clock， data， alert #） 串行同步接口，用于在主設(shè)備（通常是微處理器/CPU或片上系統(tǒng)）和從設(shè)備（通常是穩(wěn)壓器控制器VR）之間傳輸電源管理信息。
該鏈接在一個主設(shè)備和多個從設(shè)備之間。SVID 工作電壓 Vtt=1.0-1.1V（上拉到由CPU輸出的1.05V），Clock 速度約 26.25MHz（推薦LA采樣帶寬至少100MHz或200MHz）。
上圖所示，在僅有示波器的情況下，可以通過示波器解碼SVID協(xié)議，這個比較困難。
上圖所示，可以使用Acute邏輯分析儀LA抓取SVID協(xié)議，該軟件可以解碼出每條命令。
上圖所示，這是由Acute邏輯分析儀LA解碼出來的SVID協(xié)議導(dǎo)出excel表格形式，主要是方便查看，直接使用excel打開即可，不依賴Acute軟件。
SVID是Intel用于電源管理的串行通信協(xié)議。SVI2（Serial Voltage Identification 2）協(xié)議是AMD用于電源管理的串行通信協(xié)議。這二者相對來說，屬于私有協(xié)議，只在Intel或AMD有合作的廠商可以使用。
06、小結(jié)
無論是I2C/SPI還是SMBus/PMBus，無論是Intel SVID協(xié)議還是AMD SVI2協(xié)議，本質(zhì)都是用于電源管理的串行通信協(xié)議，有一整套規(guī)范的硬件電氣層、軟件寄存器REG和命令Command等，實(shí)現(xiàn)主機(jī)Master對從機(jī)Slave的管理，所謂“大道至簡”；只是它們的側(cè)重點(diǎn)不同，適合不同的主從機(jī)或器件。
I2C/SPI/SMBus/PMBus是公有協(xié)議，應(yīng)該是所有廠商都可以使用。而SVID/SVI2屬于私有協(xié)議，只在Intel或AMD有合作的廠商可以使用。
