[数字电源系列文章]数字电源管理——PMBus

我打算发表一些有关以实际结构和集成数字电源管理产品为题的相关文章。我会涉及到以下题目：PMBus，使用模型，电源排序，故障处理，工具，嵌入式软件，结构，器件类型，系统调试。

有很多博客和文章都在简要中吹棒数字电源的优点。看过我文章的读者都知道，我非常务实。在这里更是如此。如果我提到软件，那就是代码。如果我提到硬件，那就是原理图。我的文章如果没有达到您的预期，请您提出来。

对于有些基础的人，我从简要介绍PMBus开始，然后是提及工程师们使用的主要应用模型。随后，会越来越深入，直到所介绍的实例足以帮助你们开始自己的设计。

PMBus

大部分人认为PMBus是具有一些额外功能的I²C总线，通常并不完全清楚这些额外的功能是什么。实际上，很多设计人员把PMBus当做I²C，没有充分发挥其优点。PMBus是SMBus的扩展，而后者是I²C的扩展。因此，让我们从I²C开始。

I²C (Inter-IC)

I²C不过是具有一对信号的串行总线：CLOCK、DATA。它是双向的，而且是多主机。I²C最早出现在1982年，先后有4个调整版本。1992年，正式发布了1.0版。1998年发布2.0版，这一版本非常明确的宣布：I²C总线已成为事实上的世界标准，现在已经在1000多种不同的IC上实现，并授权给50多家公司。但是，目前很多应用需要速度更高的总线，电压更低的供电电源。而I²C总线规范的更新版满足了这些要求。

后来在2007年，3.0版定义了1Mbit/s时钟速率。2012年，时钟被提高到5Mbit/s。

注释：如果您不熟悉更高比特率的内容，那么，您要小心这一假设。更高的比特率并不意味着低延时。为能够在慢速器件总线上实现更高的比特率，在进入高速传送模式之前，必须要在400Kbit/s的较低比特率进行授权。

SMBus(系统管理总线)

SMBus 1.1版于1998年制定完成并发布。1.1节说明了它与I²C的关系：系统管理总线(SMBus)是一种两线式接口，与简单的系统和电源管理相关的芯片可通过该接口与系统的其余部分进行通信。SMBus是基于I²C的工作原理。

SMBus为系统及电源管理关联的任务提供了一种控制总线。采用SMBus的系统在其自身与器件之间传递消息，而不是触发专用控制线。取消专用控制线可减少引脚数目。接收消息确保了未来的可扩展性。

1.3节阐明了最重要的一点：SMBCLK和SMBDATA引脚类似于I²C总线上的时钟和数据引脚。SMBus的电特性不同于I²C的电特性。

虽然相似，但并不相同。大致说来，不要过于想当然。应仔细阅读SMBus规范。例如，电平就是不同的。

PMBus增添了一些旨在使其更加坚固的特性，比如：

? 数据包错误检查(PEC)

? 警告(Alert)

? 超时(Timeout)

PEC用于保证数据完整性，Alert负责在设备要求维修时中断主机控制器，而Timeout则可避免总线挂接。它们在多设备系统中均非常重要。

SMBus 2.0版于2000年发布，并增加了更多的特性：

? 主机通知协议

? 地址解析协议

PMBus(电源系统管理协议)

PMBus 1.0版于2005年发布，1.2版则于2008年发布，因此这是一个相当新的协议。PMBus与SMBus具有相似性，事实上PMBus采用了部分SMBus规范作为其基础。PMBus的传输层即为具有扩展和例外的SMBus 1.1。

扩展：

? 块写入–块读出进程调用

? 主机通知协议

? 群组命令协议

? 扩展命令

? 总线速度：400kHz(采用定时修改)

? 电气驱动电平

例外：

? 块写入/读出(高达255数据字节)

现在，我们给它添加一种用于设定电压、电流、定时和故障管理的命令语言。最后，在该命令语言之外还有应用协议。而让我们感到疑惑不解的是：工程师们为什么要纠缠于怎样使用PMBus！

复杂性

SMBus 1.1标准的篇幅达39页。PMBus 1.2则为125页。而且，制造商们除此之外还添加了他们自己的特殊寄存器和功能性(配有100多页的相关规范)。那么，如何应对所有这些复杂性呢？基本上是借助工具和重用。当然，还包括相关的规范，其可通过System Management Interface Forum获得。

使用模型

我将提出两种重要的使用模型，虽然可能还有其他的使用模型，不过此二者是我发现得到大量运用的两种主要模型：

1. 配置(Configure)和部署(Deploy)

2. 监视(Monitor)和运作(Act)

最重要的PMBus命令集之一用于存储和恢复操作存储器和非易失性存储器之间的设定值。当与用于改变操作存储器(行为特性)的命令相组合时，其可支持Configure和Deploy使用模型。

配置(Configure)和部署(Deploy)

大多数PMBus产品制造商都拥有一种GUI工具，该工具可通过