PMBus 指令解析：COEFFICIENTS (30h) 動態讀取 Direct 格式的 m、b、R 係數

綱要介紹

PMBus 使用 Direct 格式傳輸數值時，物理量 X（電壓 V、電流 A、溫度 °C）與匯流排上的數值 Y 之間，用以下公式轉換：

$$Y = (m \times X + b) \times 10^{R} \qquad\Longleftrightarrow\qquad X = \frac{1}{m}\left(Y \times 10^{-R} - b\right)$$

一般情況下，工程師要查規格書才知道每個命令的 m、b、R。如果電源模組支援 COEFFICIENTS (30h)，Host 就可以在執行期間動態讀取這些係數，自動完成解碼。

通訊協定格式

S | Addr+W | A | 30h | A | 02h | A | Target Command | A | R/W | A
  | Sr | Addr+R | A | 05h | A | m_L | A | m_H | A | b_L | A | b_H | A | R | [A | PEC] | NA | P

1. Host 寫入（Block Write 階段）
   • Command Code：30h
   • Byte Count：02h
   • Target Command Code：要查詢係數的命令，例如 READ_VIN (88h)
   • Read/Write 旗標：01h = 查詢讀取時用的係數，00h = 查詢寫入時用的係數
2. 電源回應（Block Read 階段）
   • Byte Count：05h（固定 5 Bytes）
   • m：2 Bytes，16 位元有號數，低位元組在前
   • b：2 Bytes，16 位元有號數，低位元組在前
   • R：1 Byte，8 位元有號數（二補數）

回應資料結構（5 Bytes）

Byte	欄位	資料型別	說明
1 ～ 2	m	16 位元有號數	斜率（Slope）
3 ～ 4	b	16 位元有號數	偏移（Offset）
5	R	8 位元有號數	十進位縮放指數（例如 −1、−2、0）

運作流程

flowchart TD
    A["Host 送出 COEFFICIENTS (30h)<br>Target = 88h，R/W = 01h"] --> B["電源模組查詢內部係數表"]
    B --> C["回傳 5 Bytes<br>m_L, m_H, b_L, b_H, R"]
    C --> D["Host 組合 m、b（Little-Endian）<br>R 轉成有號數"]
    D --> E["讀取 READ_VIN (88h) 得到 Y"]
    E --> F["X = (Y × 10^-R − b) / m"]

實務解碼範例

以下是對 READ_VIN (88h) 查詢係數的範例：

1. Host 寫入：30h（Cmd）+ 02h（Byte Count）+ 88h（Target）+ 01h（Read）
2. 電源回應：05h（Byte Count）+ 2B 01（m）+ 00 00（b）+ 00（R）
   • m = 012Bh = 299（注意 2B 先傳，是低位元組）
   • b = 0000h = 0
   • R = 00h = 0
3. 讀取 READ_VIN (88h)：Y = 0E04h = 3588
4. 計算實際電壓：

$$V_{\text{IN}} = \frac{1}{299}\left(3588 \times 10^{0} - 0\right) = \frac{3588}{299} = 12.0\ \text{V}$$

Linux（i2c-tools）

以 PMBus 位址 0x58、I2C bus 1 為例（請換成你系統上的實際值）：

# 查詢 READ_VIN (88h) 的讀取係數：寫 4 Bytes，Repeated Start 後讀 6 Bytes
i2ctransfer -y 1 w4@0x58 0x30 0x02 0x88 0x01 r6
# 回應範例：0x05 0x2b 0x01 0x00 0x00 0x00

C 語言：解包回應

#include <stdbool.h>
#include <stdint.h>

typedef struct {
    int16_t m;
    int16_t b;
    int8_t  r;
} pmbus_coeff_t;

/* resp 是 Process Call 讀回的 6 Bytes：Byte Count + 5 Bytes 資料 */
bool parse_coefficients(const uint8_t resp[6], pmbus_coeff_t *c)
{
    if (resp[0] != 5)
        return false;                                   /* Byte Count 不對 */

    c->m = (int16_t)(uint16_t)(resp[1] | (resp[2] << 8));   /* Little-Endian */
    c->b = (int16_t)(uint16_t)(resp[3] | (resp[4] << 8));
    c->r = (int8_t)resp[5];
    return c->m != 0;                                   /* m = 0 無法換算 */
}

解包後的 m、b、R，搭配 數值格式總覽文章中的 direct_to_milli() 就能換算成千分之一單位：

uint8_t resp[6] = { 0x05, 0x2B, 0x01, 0x00, 0x00, 0x00 };
pmbus_coeff_t c;

if (parse_coefficients(resp, &c)) {
    int64_t mv = direct_to_milli(3588, c.m, c.b, c.r);   /* → 12000 mV */
}

工程實務提示

結論

• COEFFICIENTS (30h) 用來動態讀取 Direct 格式的 m、b、R 係數。
• 使用 Process Call：寫入目標命令碼 + 讀寫方向旗標，讀回 5 Bytes。
• m、b 是 16 位元有號數、Little-Endian；R 是 8 位元有號數。
• 30h 是選配命令，要準備好退回規格書係數表的方案。
• 電流係數要留意檢流電阻的影響。

延伸閱讀：

• 上一篇：PMBus 數值格式深度解析：Linear、VID 與 Direct Mode 完整比較
• PMBus 指令解析：QUERY (1Ah) 自動查詢電源支援哪些命令
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