PMBus 指令解析：LINEAR11 格式與 READ_VIN / IOUT / TEMPERATURE / POUT 量測讀取

READ_* 量測命令速查表

所有量測命令都使用 SMBus Read Word，低位元組先傳：

命令	代碼	單位	資料格式
`READ_VIN`	`88h`	V	LINEAR11
`READ_IIN`	`89h`	A	LINEAR11
`READ_VOUT`	`8Bh`	V	⚠️ LINEAR16（依 `VOUT_MODE`）
`READ_IOUT`	`8Ch`	A	LINEAR11
`READ_TEMPERATURE_1`	`8Dh`	°C	LINEAR11
`READ_TEMPERATURE_2`	`8Eh`	°C	LINEAR11
`READ_TEMPERATURE_3`	`8Fh`	°C	LINEAR11
`READ_FAN_SPEED_1`	`90h`	RPM	LINEAR11
`READ_FAN_SPEED_2`	`91h`	RPM	LINEAR11
`READ_DUTY_CYCLE`	`94h`	%	LINEAR11
`READ_FREQUENCY`	`95h`	kHz	LINEAR11
`READ_POUT`	`96h`	W	LINEAR11
`READ_PIN`	`97h`	W	LINEAR11

溫度感測器的位置（TEMPERATURE_1 是散熱片？還是進風口？）每家電源不同，要看產品規格書。各量測值的故障與警告狀態，則在 STATUS_WORD (79h) 與它往下的 STATUS_IOUT、STATUS_TEMPERATURE 中回報。

LINEAR11 格式

 15        11 10                        0
┌────────────┬───────────────────────────┐
│  N (5 bit) │        Y (11 bit)         │
│   signed   │          signed           │
└────────────┴───────────────────────────┘

解碼步驟

取高 5 位元：N = raw >> 11，若 ≥ 16 則 N -= 32
取低 11 位元：Y = raw & 0x7FF，若 ≥ 1024 則 Y -= 2048
計算 $X = Y \times 2^{N}$

換算範例

範例 1：READ_IOUT = F0A6h

F0A6h = 1111 0000 1010 0110
        └─N──┘└───Y──────┘
N = 11110b = 30 → 30 − 32 = −2
Y = 000 1010 0110b = 166

I_{\text{OUT}} = 166 \times 2^{-2} = 41.5\ \text{A}

範例 2：READ_VIN = F9CCh

N = 11111b → −1，Y = 1CCh = 460：

V_{\text{IN}} = 460 \times 2^{-1} = 230\ \text{V}

範例 3：READ_POUT = 08F9h（正指數）

N = 00001b → +1，Y = 0F9h = 249：

P_{\text{OUT}} = 249 \times 2^{1} = 498\ \text{W}

範例 4：READ_TEMPERATURE_1 = 07FBh（負數）

N = 00000b → 0，Y = 7FBh = 2043，因為 ≥ 1024，所以 Y = 2043 − 2048 = −5：

T = -5 \times 2^{0} = -5\ ^{\circ}\text{C}

常見錯誤

錯誤	後果
N 沒有做二補數轉換	`F0A6h` 的 N 變成 +30，數值大到離譜
Y 沒有做二補數轉換	負值變成接近 2048 × 2^N 的大數
用 LINEAR11 解 `READ_VOUT`	電壓完全錯誤（應該用 LINEAR16）
把上次讀到的 N 存起來重複使用	元件可能每次回傳不同的 N，數值會跳動

精度與指數的取捨

Y 只有 11 位元（約 3 位有效數字），N 越小解析度越細，但能表示的最大值越小：

N	解析度（1 LSB）	可表示範圍
−4	0.0625	−64 ～ 63.94
−2	0.25	−256 ～ 255.75
−1	0.5	−512 ～ 511.5
0	1	−1024 ～ 1023
+1	2	−2048 ～ 2046

元件通常會依照量測範圍選擇合適的 N，例如 0 ～ 50 A 的電流用 N = −4，數百瓦的功率用 N = 0 或 +1。

讀取範例

Linux（i2c-tools）

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

i2cget -y 1 0x58 0x88 w   # READ_VIN
i2cget -y 1 0x58 0x8c w   # READ_IOUT
i2cget -y 1 0x58 0x8d w   # READ_TEMPERATURE_1
i2cget -y 1 0x58 0x96 w   # READ_POUT

i2cget 的 w 模式會自動把低/高位元組組合好，直接拿來解碼即可。

C 語言：整數編解碼（不需要浮點運算）

以「千分之一單位」（mV、mA、m°C、mW）表示，方便在 MCU 上使用：

#include <stdint.h>

/* 有號整數除法，四捨五入（遠離 0） */
static int64_t div_round(int64_t num, int64_t den)
{
    return (num >= 0 ? num + den / 2 : num - den / 2) / den;
}

static int linear11_exponent(uint16_t raw)
{
    int n = raw >> 11;
    return (n & 0x10) ? n - 32 : n;
}

static int linear11_mantissa(uint16_t raw)
{
    int y = raw & 0x7FF;
    return (y & 0x400) ? y - 2048 : y;
}

/* LINEAR11 → 千分之一單位 */
int64_t linear11_to_milli(uint16_t raw)
{
    int n = linear11_exponent(raw);
    int64_t v = (int64_t)linear11_mantissa(raw) * 1000;

    if (n >= 0)
        return v * ((int64_t)1 << n);
    return div_round(v, (int64_t)1 << -n);
}

/* 千分之一單位 → LINEAR11，自動選擇解析度最細的指數 */
uint16_t milli_to_linear11(int64_t milli)
{
    for (int n = -16; n <= 15; n++) {
        int64_t y = (n <= 0) ? div_round(milli * ((int64_t)1 << -n), 1000)
                             : div_round(milli, (int64_t)1000 << n);
        if (y >= -1024 && y <= 1023)
            return (uint16_t)(((unsigned)n & 0x1Fu) << 11 | ((unsigned)y & 0x7FFu));
    }
    return milli < 0 ? 0x7C00 : 0x7BFF;   /* 超出範圍：回傳最小 / 最大值 */
}

測試結果：

呼叫	結果
`linear11_to_milli(0xF0A6)`	`41500`（41.5 A）
`linear11_to_milli(0xF9CC)`	`230000`（230 V）
`linear11_to_milli(0x08F9)`	`498000`（498 W）
`linear11_to_milli(0x07FB)`	`-5000`（−5 °C）
`milli_to_linear11(41500)`	`0xE298`（N = −4, Y = 664）
`milli_to_linear11(-5000)`	`0xCD80`（N = −7, Y = −640）

編碼函式會用在寫入 LINEAR11 格式的設定值，例如過流保護門檻 IOUT_OC_FAULT_LIMIT (46h)、過溫保護門檻 OT_FAULT_LIMIT (4Fh) 等。

結論

LINEAR11： $X = Y \times 2^{N}$ ，N 在 b[15:11]、Y 在 b[10:0]，兩者都是二補數。
電流、輸入電壓、溫度、功率、風扇轉速等量測都用 LINEAR11；READ_VOUT 例外，用 LINEAR16。
每筆讀值都要用自己的 N 解碼，不要快取指數。
MCU 上可以用整數運算換算成千分之一單位，避免浮點運算。