PMBus 系列約 4 分鐘

PMBus 是什麼？與 I2C、SMBus 的差別完整比較（PMBus 入門）

PMBus 入門：PMBus 是什麼、用在哪裡，和 I2C、SMBus 是什麼關係？從實體層、速度、Timeout、PEC、SMBALERT# 到命令集逐項比較，附一筆實際交易拆解與 PMBus 系列學習路線。

📘 參考規格書PMBus · PMBus Power System Management Protocol Specification Part I / Part II原廠文件 ↗

PMBus 是什麼

PMBus 是一套讓主控端（BMC、MCU、測試工具）和電源溝通的標準語言。透過 PMBus，主控端可以：

  • 控制：開關機、調整輸出電壓、設定保護門檻
  • 監控：讀取輸入 / 輸出電壓、電流、溫度、功率、風扇轉速
  • 診斷：讀取故障狀態、記錄異常、清除故障

PMBus 由 **SMIF（System Management Interface Forum）**維護，2005 年發表第一版，之後陸續推出 1.1、1.2、1.3 等版本。規格分成兩部分：

規格內容
Part I實體層與傳輸：電氣特性、時序、與 SMBus 的關係、CONTROL 與 SMBALERT# 等訊號
Part II命令語言：每個命令碼的意義、資料格式（Linear、Direct、VID）、狀態位元

常見的應用

應用例子
伺服器電源CRPS 電源供應器，由主機板 BMC 監控
板載電源POL（Point-of-Load）DC-DC 轉換器
處理器供電CPU / GPU 的 VRM 控制器
熱插拔與電源監控Hot-Swap 控制器、電流 / 功率監控 IC
通訊與工控電信機房電源、工業電源模組

三層關係：I2C → SMBus → PMBus

flowchart BT
    I["I2C<br>實體層 + 基本傳輸<br>SDA / SCL、Start / Stop、位址、ACK"]
    S["SMBus<br>可靠性與交易格式<br>Timeout、PEC、SMBALERT#、Read/Write Byte/Word、Block"]
    P["PMBus<br>電源專用命令集<br>OPERATION、READ_VOUT、STATUS_WORD、LINEAR11…"]
    I --> S --> P
  • I2C：只定義「怎麼把位元組送過去」，沒有規定位元組代表什麼。
  • SMBus：在 I2C 上加了可靠性機制（Timeout、PEC），並定義標準的交易格式（Read Byte、Write Word、Block Read……）。
  • PMBus：在 SMBus 上定義電源專用的命令集：01h 是開關機、8Bh 是讀輸出電壓，以及數值格式（LINEAR11、LINEAR16、Direct）。

所以 PMBus 裝置一定是 SMBus 裝置，也一定能接在 I2C 匯流排上，但反過來不成立。

逐項比較

項目I2CSMBusPMBus
定位通用晶片間通訊系統管理（電池、溫度、風扇）電源管理
時脈速度100 kHz、400 kHz、1 MHz、3.4 MHz早期 10 ～ 100 kHz，新版加入 400 kHz、1 MHz100 kHz、400 kHz（新版支援 1 MHz）
最低時脈無（可以停在任何速度）有下限（10 kHz）同 SMBus
Timeout無，SCL 可以無限期拉低有：SCL 低電位超過約 25 ～ 35 ms，裝置必須重置通訊同 SMBus
電壓門檻相對於 VDD 的比例固定電壓門檻，與供電電壓無關同 SMBus
錯誤檢查只有 ACK / NACKPEC（CRC-8，選配）同 SMBus，電源應用中很常啟用
中斷通知無SMBALERT# + ARA（選配）同 SMBus，搭配 STATUS 命令使用
交易格式未定義Send/Receive Byte、Read/Write Byte/Word、Block、Process Call使用 SMBus 的交易格式
命令意義未定義少數通用定義完整定義數百個電源命令碼
數值格式未定義未定義LINEAR11、LINEAR16、Direct、VID
額外訊號無SMBALERT#SMBALERT#、CONTROL（開關機腳位）

實際看一筆 PMBus 交易

以讀取輸出電壓 READ_VOUT (8Bh) 為例（位址 0x58、啟用 PEC）：

S | B0h | A | 8Bh | A | Sr | B1h | A | 00h | A | 18h | A | PEC | NA | P

把它拆成三層來看：

層看到的內容
I2CStart、位址 0x58 + 寫入、一個位元組、Repeated Start、位址 + 讀取、三個位元組、NACK、Stop
SMBus這是一筆 Read Word 交易，最後一個位元組是 PEC
PMBus命令 8Bh 是 READ_VOUT，資料 1800h 要用 LINEAR16 搭配 VOUT_MODE 解讀；若 N = −9，電壓就是 12.0 V

同一串位元組，I2C 只看得到「傳了幾個 Byte」，SMBus 看得出「交易類型和校驗」，PMBus 才知道它代表 12 V。

PMBus 常用的交易類型

交易類型用途範例命令
Send Byte只送命令碼，沒有資料CLEAR_FAULTS (03h)
Read / Write Byte1 Byte 資料OPERATION (01h)、VOUT_MODE (20h)
Read / Write Word2 Bytes 資料READ_IOUT (8Ch)、STATUS_WORD (79h)
Block Read / Write多個 Bytes，第一個是 Byte CountMFR_ID (99h)、READ_EIN (86h)
Process Call先寫再讀QUERY (1Ah)、COEFFICIENTS (30h)

學習路線：PMBus 系列文章

建議依照下面的順序閱讀：

第一步：基本控制

  1. OPERATION (01h)：開關機與 Margin 測試
  2. ON_OFF_CONFIG (02h)：開機條件與 CONTROL 腳位

第二步：數值格式

  1. VOUT_MODE + VOUT_COMMAND 與 LINEAR16
  2. LINEAR11 與 READ_* 量測讀取
  3. 數值格式總覽：Linear、VID、Direct
  4. COEFFICIENTS (30h)：Direct 格式係數

第三步：故障與除錯

  1. STATUS_WORD (79h)：故障除錯的第一步
  2. CLEAR_FAULTS (03h)：清除故障與重新開機
  3. SMBALERT_MASK (1Bh)：屏蔽特定告警

第四步：進階

  1. PEC 校驗完整解析
  2. QUERY (1Ah)：查詢支援的命令
  3. READ_EIN / READ_EOUT：平均功率與效率

第五步：動手實作

  1. 用 Python / Linux 讀取 PMBus 電源
  2. PMBus 常見問題除錯

所有命令碼的速查，請見 PMBus 命令總表；需要換算數值或計算 PEC，可以用 PMBus 數值換算工具。

結論

  • PMBus 是電源管理專用的通訊標準，建立在 SMBus 和 I2C 之上。
  • I2C 負責傳輸、SMBus 負責可靠性與交易格式、PMBus 負責命令的意義。
  • SMBus / PMBus 比 I2C 多了 Timeout、PEC、SMBALERT#、固定電壓門檻。
  • PMBus 定義了完整的電源命令集與 LINEAR11 / LINEAR16 / Direct 數值格式。
  • PMBus 裝置可以接在 I2C 匯流排上，但主控端要注意 Timeout 與 PEC。
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