電源中常用的總線技術

到目前為止，電源系統(tǒng)各部份電路之間的通信已不是一個新的概念，在電源系統(tǒng)和主控電路單元之間的通信已使用了許多年，最早采用使電源系統(tǒng)工作和被監(jiān)控的通信控制方法，電源系統(tǒng)的工作狀態(tài)被主控電路加以監(jiān)控。

微控制器（MCU）是一種可以很好應用于電源管理的器件，利用微控制器可以實現(xiàn)電源系統(tǒng)更為復雜和有效的控制和監(jiān)控，最早使用的電源控制命令就是電源的開/關控制命令，隨后，隨著在電源系統(tǒng)中微控制器件的使用，就可以很方便的實現(xiàn)電源輸出電壓/輸出電流等相關工作參數(shù)的控制。例如，利用一個“digi pot”的簡單部件就可以通過微控制器來調(diào)節(jié)電源系統(tǒng)的電壓檢測信號和電流檢測信號的參數(shù)，而“digi pot”這類的器件又是許多采用I2C總線優(yōu)勢的器件之一。利用I2C總線可以實現(xiàn)存儲器、顯示器、傳感器和電源控制集成電路之間的互連。

早在1995年，通過各種各樣的總線，（例如RS-232、單線（One Wire）、SPI和I2C等）完成了電池管理工作，這時對通信管理的物理接口、命令、數(shù)據(jù)格式均沒有統(tǒng)一的工業(yè)標準。Intel公司和Duracell公司合作開發(fā)了智能電池系統(tǒng)SBS（Smart Battery System），其目的想要做出一個與電池類型無關的高級和精確的電池管理系統(tǒng)，并且使這個智能電池管理系統(tǒng)適用于不同的可充電電池生產(chǎn)廠商生產(chǎn)的可充電電池的充電管理，并降低智能電池管理系統(tǒng)支持多種通信控制協(xié)議的負擔，這個物理通信協(xié)議就是系統(tǒng)管理總線（SM Bus），而命令語言就是智能電池數(shù)據(jù)SBD（Smart Battery Data）。

系統(tǒng)管理總線（SM Bus）是I2C總線的一個版本，是智能電池系統(tǒng)（SBS）的物理層。智能電池系統(tǒng)（SBS）的上一層發(fā)出命令，并在智能電池系統(tǒng)元件之間實現(xiàn)有關命令的響應，智能電池、智能充電器和智能選擇器利用SM Bus的通用命令就可以完成相關控制信息的傳送和響應。這些命令有許多是和I2C中的命令相同的，利用這些命令可以完成電池容量和工作條件的監(jiān)控。同時更為重要的是，智能電池系統(tǒng)（SBS）中的電池或主控電路還可以對智能充電器發(fā)出控制命令，利用這些控制命令來設定充電器的輸出電壓、輸出電流和其它一些重要的工作參數(shù)。在大多數(shù)情況下，輸出電壓命令的分辨在mV數(shù)量級，輸出電流命令的分辨率在mA數(shù)量級，利用SM Bus可以完成和可充電電池類型無關的充電器系統(tǒng)的管理和控制。

1996年，由Intel和Duracell公司發(fā)起成立的智能電池管理系統(tǒng)接口論壇（SBS-IF）。為了保持智能電池系統(tǒng)（SBS）和SM Bus的優(yōu)越性，其它一些相關公司也參與到了論壇的工作，特別是美國德州儀器TI公司參與了電源管理總線接口論壇（PM Bus-IF）的工作。

在筆記本電腦的硬件電路中智能電池系統(tǒng)（SBS）和SM Bus已得到了廣泛的應用，在Windows2000系統(tǒng)中也含有SM Bus的軟件驅動程序。

智能電池系統(tǒng)（SBS）和SM Bus有關技術內(nèi)容的發(fā)展是和高級結構與電源接口（ACPI：Advanced Configuration and Power Interface）的有關技術內(nèi)容的發(fā)展同步進行的。ACPI的第1版本在1996年12月公布，其中，Intel公司發(fā)揮了重要的作用，對與操作系統(tǒng)和電源管理（OSPM：Operating System-directed Configuration and Power Management）應用方面有關的內(nèi)容，ACPI是一個很重要的內(nèi)容。如果要實現(xiàn)SBS和支持SBS系統(tǒng)的SM Bus，需要用到和高級結構與電源接口（ACPI）兼容的有關系統(tǒng)。

1998年，SBS-IF發(fā)布了SBS1.1和SMBus1.1版本。SMBus1.1中的主要特點是在每個SM Bus通信數(shù)據(jù)包的末位加了可選數(shù)據(jù)包檢錯字節(jié)，采用8位的循環(huán)冗余糾錯檢錯算法（CRC-8）。

2000年，SBS-IF發(fā)布了SMBus2.0，即所謂基于PCI的SM Bus。SMBus2.0中允許器件的地址被動態(tài)分配，然后，外設元件互聯(lián)特殊興趣小組（PCI-SIG：Peripheral Component Interconnect Special Interest Group）（在2000.10.20日）將它的PCI連接器的第○40和○41引腳分配給SM Bus的時鐘和數(shù)據(jù)信號。

在2000年，SBS-IF公布了它用于Windows的SM Bus的驅動程序。和微軟的SM Bus驅動程序不同，SBS-IF推出的SM Bus驅動程序可以用于Windows98系統(tǒng)，并且工作時不需借助于嵌入式控制器。

作為源于1998年的另一個應用實例，Intel公司公布了它的智能管理接口平臺IPMI（Intelligent Platform Management Interface）。IPMI1.0采用I2C總線作為它的物理層，IPMI1.5可以使用SM Bus 1.1，并且具有使所傳送的數(shù)據(jù)包出錯的檢測功能。

作為數(shù)控源系統(tǒng)，很需要一個用于電源通信管理的工業(yè)標準協(xié)議，在這個標準協(xié)議中需注意以下幾方面的問題：首先這個協(xié)議對電源系統(tǒng)設計人員而言要簡單、易懂和易學，并且造價要低。這里I2C總線就是一個很好的例子，智能電池系統(tǒng)（SBS）采用SM Bus用于可充電電池充電器和背光照明系統(tǒng)的電源管理已有一段時間了。

在2004年，由電源管理總線（PM Bus）開發(fā)為主的一些公司推出了電源管理用的工業(yè)標準，PM Bus采用SM Bus做為它的物理通信層，并且支持SM Bus中的如可選控制信號線。在現(xiàn)行的PM Bus 1.0中沒有地址仲裁功能，PM Bus的技術指標被分為2部份，第1部份規(guī)范了物理層的有關技術指標，第二部份規(guī)范了命令層的有關技術指標。同樣，和在SM Bus智能電池系統(tǒng)（SBS）中界定了便攜式電源管理的方法一樣，在PM Bus中也界定了電源子系統(tǒng)的管理方法。

SM Bus的主要任務由負載點聯(lián)盟POLA（Point of Load Alliance）和分布式電源開放標準聯(lián)盟DOSA（Distributed-Power Open Standards Alliance）加以賦予。

在2005年，智能電池系統(tǒng)接口論壇（SBS-IF）又被更名為系統(tǒng)管理接口論壇（SM-IF），并且經(jīng)過重新組合，形成2個論壇，即SBS論壇（SBS-IF）和PM Bus接口論壇（PM Bus-IF）。組織利用了SBS和PM Bus的共生關系，SBS工作組利用SM Bus來進行筆記本電腦中的電源管理和控制已有10余年的時間，所有這些對PM Bus的開發(fā)與使用都有很大的幫助。

在2005年3月PM Bus接口論壇推出了PM Bus的1.0版本有關技術文件，目前有30多個公司使用PM Bus，利用PM Bus可以簡化數(shù)字電源系統(tǒng)的設計。

3.2 PM Bus的系統(tǒng)結構圖和有關命令類型

PM Bus的系統(tǒng)結構圖如圖7所示，有關命令類型如表1所示。

圖7 PM Bus的系統(tǒng)結構圖

表1 PM Bus的有關命令類型