SMBus: العمل والاختلافات وتطبيقاتها

تم إطلاق SMBus في عام 1995 بواسطة Intel وهو يعتمد على بروتوكول ناقل تسلسلي I²C لشركة Philips. تحمل هذه الحافلة البيانات و CLK والتعليمات حيث يتراوح تردد الساعة من 10 كيلو هرتز إلى 100 كيلو هرتز. الهدف الرئيسي من SMBus هو السماح بطريقة غير مكلفة وقوية للتحكم والحصول على البيانات من الأجهزة الموجودة على اللوحة الأم. يستخدم SMBus عادةً في أجهزة الكمبيوتر للتحكم في درجة الحرارة والبطاريات الذكية وغيرها من اتصالات إدارة نظام النطاق الترددي المنخفض.

يحدد هذا الناقل رابط الاتصال بين الشاحن والبطارية الذكية ووحدة التحكم الدقيقة التي تتحدث مع بقية النظام. ولكن ، يستخدم SMBus أيضًا لتوصيل أجهزة مختلفة مثل مستشعرات النظام والأجهزة المتعلقة بالطاقة وأجهزة الاتصالات وجرد EEPROMs وما إلى ذلك. تناقش هذه المقالة نظرة عامة على SMBus - العمل مع التطبيقات.

ما هو بروتوكول SMBus؟

SMBus (ناقل إدارة النظام) عبارة عن واجهة ثنائية الأسلاك ، تُستخدم بشكل متكرر بين الأجهزة المختلفة على اللوحة الأم لاتصالات إدارة النظام منخفضة السرعة. تم تصميم هذا النوع من الحافلات بواسطة بروتوكول I2C أسس. لذلك قد يكون لدى كل من I2C و SMBus بعض أوجه التشابه ويمكنهما أيضًا العمل معًا على ناقل مماثل.

يعمل هذا الناقل على مبادئ تشغيل I2C التي توفر ناقل تحكم ، خاصة للنظام للسماح للرسائل من وإلى الأجهزة بدلاً من استخدام خطوط تحكم منفصلة لتقليل عدد أسلاك النظام وعدد المسامير.

يمكن للجهاز المزود بحافلة SMB توفير معلومات التصنيع ، وإعلام النظام بجزءه أو رقم الطراز ، والإبلاغ عن أنواع مختلفة من الأخطاء ، والسماح بمعلمات التحكم ، وإعادة النظر في موضعه.

مواصفات SMBus

تشير مواصفات SMBus ببساطة إلى 3 أنواع من الأجهزة المضيفة والسيد والعبد.

• المضيف هو سيد معين ويوفر الواجهة الرئيسية لوحدة المعالجة المركزية للنظام.
• جهاز رئيسي يصدر التعليمات ويولد الساعات وينهي النقل.
• جهاز تابع يتلقى بخلاف ذلك يتفاعل مع الأمر.

كيف يعمل SMBus؟

هناك ثلاثة أنواع من الأجهزة المستخدمة في اتصالات SMBus مثل مضيف وجهاز رئيسي وجهاز تابع موضحة في الرسم التخطيطي التالي. في هذا الناقل ، الجهاز المضيف هو واجهة عمل رئيسية محددة لوحدة المعالجة المركزية للنظام ؛ ومع ذلك ، ليس من الضروري دائمًا. يمكن أن تكون بعض الأنظمة مثل أنظمة شحن البطارية البسيطة بدون مضيف.

يبدأ الجهاز الرئيسي الاتصال ، ويقود CLK ويوقف النقل. يمكن اختيار الجهاز ليكون ببساطة سيدًا أو تابعًا رئيسيًا ، حيث يمكن أن يعمل إما كجهاز رئيسي أو جهاز تابع.

في SMBus ، يوجد أيضًا أعلى من سيد واحد ، ولكن يمكن لشخص واحد فقط إتقان الحافلة في أي وقت. على سبيل المثال ، عندما يتقن الجهازان الحافلة في وقت واحد ، فإن SMBus يوفر آلية تحكيم تعتمد ببساطة على الاتصال السلكي AND لجميع واجهات جهاز SMBus إلى SMBus.

تستجيب الأجهزة التابعة لعنوانها بالإضافة إلى الأوامر ويمكنها إرسال واستقبال البيانات من وإلى جهاز رئيسي. يمكن اختيار الجهاز بالكامل كعبد وإلا فإنه يمكن أن يعمل العبد مثل السيد في أمثلة معينة.

على غرار بروتوكول I2C ، يتم تخصيص كل عبد في هذا الناقل ببساطة بعنوان تابع مكون من سبعة بتات حيث يتم إلحاق بت القراءة أو الكتابة بهذا العنوان لوصف ما إذا كان الجهاز يقرأ أو يكتب الرسالة التي يتم إرسالها على متن الحافلة.

الأجهزة ضرورية للتعرف على عنوانها ، وبالتالي بمجرد أن يحدد الجهاز عنوانه ، فإنه سيتفاعل مع الأمر.

عندما يتعارض عنوان الرقيق الخاص بهذا الناقل ، فإنه يدعم بروتوكول ARP أو بروتوكول تحليل العنوان. بمجرد أن يلاحظ المضيف جهازين بعنوان تابع مشابه ، فإن إجراء بروتوكول دقة العنوان سيعين عنوانًا فريدًا جديدًا ديناميكيًا للعبيد. سيسمح بروتوكول دقة العنوان باستخدام الأجهزة على الفور دون الحاجة إلى إعادة تشغيل النظام.

يستخدم هذا الناقل سلكين للاتصال مثل سلك SMBDAT وسلك SMBCLK حيث يتم استخدام سلك SMBDAT لنقل البيانات التسلسلية ويعمل سلك SMBCLK مثل الساعة التسلسلية. في SMBus أعلاه ، يقوم السيد ببساطة بتشغيل SMBCLK الذي يتراوح من 10 إلى 100 كيلو هرتز ، ومع ذلك ، يمكن لأي خط تشغيل SMBDAT.

هذان السلكان ثنائي الاتجاه مما يوفر خيارًا لتضمين إشارة تنبيه مثل SMBALERT التي تسمح للأجهزة بطلب الانتباه من المضيف.

تحتوي حزمة البيانات الخاصة بهذا الناقل على بت بدء ، وبت ACK أو NACK ، و 8 بتات من البيانات وبت توقف. يستخدم نقل البيانات في SMBus بعض الوظائف بخلاف بروتوكولات SMBus المختلفة أثناء إرسال رسائل مثل إرسال بايت ، وأمر سريع ، وقراءة كلمة ، وكتابة بايت ، وقراءة البايت ، وكتابة كلمة ، ومعالجة المكالمة ، وكتابة الحظر ، وقراءة العملية ، وقراءة المكالمة & كتلة كتلة الكتابة.

يدعم هذا الناقل أيضًا PEC (فحص أخطاء الحزمة) لتحسين موثوقية الاتصال. لذلك يمكن القيام بذلك عن طريق تضمين رمز خطأ الحزمة في نهاية كل رسالة.

المهام

وظائف SMBus تسمى أيضًا البروتوكولات. لذا فإن البروتوكولات الرئيسية لـ SMBus هي الأوامر السريعة ، وإرسال البايت ، وتلقي البايت ، وكتابة البايت ، وقراءة البايت ، وعملية الاتصال ، وكتابة / قراءة كتلة ، وكتابة كتلة ، واستدعاء قراءة كتلة ، وبروتوكول إعلام مضيف SMBus ، وبروتوكول كتابة 32 ، وقراءة 32 البروتوكول ، اكتب بروتوكول 64 وقراءة بروتوكول 64.

تنسيق رسائل SMBUS

بعد شرط START ، سيحدد السيد عنوان الجهاز التابع المكون من 7 بتات ويحتاج إلى معالجته في الحافلة. لذلك ، يبلغ طول العنوان 7 بتات متبوعًا بـ 8 بت للدلالة على اتجاه نقل البيانات (R / W) ؛ يحدد ONE طلبًا للقراءة (البيانات) ويحدد الصفر WRITE (الإرسال).

يتم دائمًا إنهاء نقل البيانات بواسطة شرط STOP يتم إنشاؤه من خلال الرئيسي.

يشتمل كل بايت على 8 بتات ويتم نقل كل بايت على ناقل SMBus ويجب اتباعه من خلال بت تسلم. يتم إرسال البايت من خلال MSB (البت الأكثر أهمية) أولاً.

يشتمل جهاز SMBus النموذجي على مجموعة من الأوامر التي يمكن من خلالها قراءة البيانات وكتابتها ببساطة. يبلغ طول كل هذه الأوامر 1 بايت بينما يمكن أن تتغير وسيطاتها ، بالإضافة إلى قيم الإرجاع ، ضمن الطول.

السماح بأمر غير موجود وإلا لم يتم دعمه ، لذلك قد يتسبب في حالة خطأ. وفقًا لمواصفات SMBus ، يتم أولاً نقل MSB.

أولاً ، تقوم جميع الأوامر بتعيين شرط بدء على الناقل ، وبعد ذلك تبدأ الإرسال من خلال إرسال البيانات أو الأمر ، انتظر القبول من الجهاز التابع طوال نقل البيانات أو الأمر ، ثم قم بتعيين شرط التوقف على الناقل.

شروط البدء والإيقاف لبروتوكول SMBus

سيتم تحديد شرط البدء والإيقاف للرسالة من خلال حالتين فريدتين للحافلات من الأعلى إلى الأقل ومن الأقل إلى الأعلى.

في انتقال خط SMBDAT من HIGH إلى LOW ، عندما يكون SMBCLK مرتفعًا ، فإنه يشير إلى حالة START للرسالة.

في انتقال خط SMBDAT من LOW إلى HIGH ، عندما يكون SMBCLK مرتفعًا ، فإنه يحدد حالة STOP للرسالة. لذلك يتم إنشاء هذين الشرطين دائمًا بواسطة سيد الحافلة. تصبح الحافلة مشغولة بعد حالة START. ستصبح الحافلة في وضع الخمول مرة أخرى بعد وقت معين بعد حالة التوقف.

متطلبات أجهزة SMBus

متطلبات الأجهزة لـ SMBus لتمكين الاتصال الفعال والسلس بين جهاز الكمبيوتر وبعض أجهزته الأساسية ، هما سلكان مثل SMBDAT و SMBCLK و PSU (وحدة تزويد الطاقة) ومجموعة من الدوائر المتكاملة والمحركات ومراوح التبريد الخاصة بها . بشكل أساسي ، تسمح وحدة تحكم SMBus للكمبيوتر بالتعامل مع الأوامر وتنفيذها بنجاح مثل تشغيل PSU والتحكم في مراوح التبريد الخاصة به.

يستخدم نقل بيانات SMBus بروتوكولات أو وظائف مختلفة أثناء نقل الرسائل مثل Send Byte ، أو Quick Command ، أو Write Byte ، أو Read Byte ، أو اكتب Word ، أو Read Word ، أو Block Read ، أو Process Call ، أو Block Write ، إلخ. تعزيز موثوقية الاتصال ببساطة عن طريق تضمين رمز خطأ الحزمة في نهاية كل رسالة.

توفر أجهزة SMBus ببساطة التحكم في التوقيت والتحكم في عمليات النقل التسلسلي. لذا فإن أجهزة SMBus تؤدي مهام التطبيق المستقلة المختلفة مثل التحكم في التوقيت ونقل البيانات التسلسلي والتعرف على عناوين الرقيق.

SMBus مقابل I2C

ال الفرق بين SMBus و I2C يتضمن ما يلي.

SMBus مقابل بمبوس

يشمل الفرق بين SMBus و Pmbus ما يلي.

الرسم البياني توقيت

ال مخطط توقيت SMBus هو مبين أدناه.

TLOW.SEXT هو الجهاز التابع الذي يمتد دورات CLK داخل رسالة واحدة من START إلى STOP. لذلك من الممكن أن يقوم الجهاز الرئيسي أو جهاز تابع آخر أيضًا بتمديد دورة CLK لإحداث انخفاض في الوقت الممتد لـ CLK المجمع ليكون أعلى من TLOW.SEXT. وبالتالي ، يتم قياس هذه المعلمة ببساطة من خلال الجهاز التابع مثل الهدف الفردي لسيد كامل السرعة.

TLOW.MEXT هو الجهاز الرئيسي الذي يمتد دورات CLK في كل بايت من الرسالة. لذلك من الممكن أن يقوم سيد آخر أو جهاز تابع بتمديد CLK أيضًا للتسبب في انخفاض وقت CLK المدمج ليكون أعلى مقارنة بـ TLOW.MEXT على بايت محدد. وبالتالي ، يتم قياس المعلمات ببساطة من خلال جهاز تابع كامل السرعة مثل الهدف الفردي للسيد.

التطبيقات

ال تطبيقات SMBus تشمل ما يلي.

• يستخدم SMBus كشريحة مكون نظام تستخدم للتواصل داخل النظام. وبشكل أكثر تحديدًا ، فهو يسمح للبطاريات بالتواصل مع المكونات الأخرى للنظام مثل المكونات المتعلقة بالطاقة ووحدة المعالجة المركزية.
• يستخدم هذا للاتصالات خفيفة الوزن.
• يتم استخدام هذا الناقل لرصد المعلمات الحرجة في الأنظمة المضمنة وعلى اللوحات الأم للكمبيوتر الشخصي.
• هذا هو النوع الأكثر شيوعًا من الاتصالات لمقاييس الوقود المتقدمة لشركة Texas Instruments.
• يتم استخدام هذا في اتصالات إدارة النظام القائمة على النطاق الترددي الأقل.

وبالتالي ، هذا كل شيء عن نظرة عامة على SMBus - العمل مع التطبيقات. هذه حافلة بسيطة وذات طرف واحد تستخدم للاتصالات خفيفة الوزن. يستخدم هذا الناقل في اللوحات الأم لأجهزة الكمبيوتر للاتصال بمصدر الطاقة للحصول على إرشادات التشغيل أو الإيقاف. إليك سؤال لك ، ما هو بروتوكول I2C؟