ناقل إدارة النظام

عند دمج الأجهزة، تحدد مواصفات I²C مستويات الإدخال بنسبة 30% و70% من جهد التغذية VDD _، ^{[ 5 ] : 9} والذي قد يكون 5 فولت، أو  3.3  فولت، أو أي قيمة أخرى. وبدلاً من ربط مستويات إدخال الناقل بـ VDD ، يحددها SMBus على أنها ثابتة. يحدد SMBus 2.0 قيمة _VIL , _max عند 0.8  فولت وقيمة VIH _,min عند 2.1  فولت، ويدعم VDD يتراوح من 3 إلى 5  فولت، بينما في SMBus 3.0، تُحدد المستويات عند 0.8 و1.35  فولت، مع VDD يتراوح من 1.8 إلى ⁵  فولت _. ^{[ 4} _]

يحدد SMBus 2.0 فئة "الطاقة العالية" التي تتضمن تيار سحب 4 مللي أمبير لا يمكن تشغيله بواسطة رقائق I²C إلا إذا تم تحديد حجم مقاومة السحب لأعلى وفقًا لمستويات ناقل I²C.

تتمتع أجهزة NXP بمجموعة طاقة أعلى من الخصائص الكهربائية مقارنةً بـ SMBus 1.0. ويكمن الاختلاف الرئيسي في قدرة امتصاص التيار عند V _OL = 0.4  فولت.

• استهلاك الطاقة المنخفض لـ SMBus = 350 ميكرو أمبير
• استهلاك الطاقة العالي لـ SMBus = 4 مللي أمبير
• I²C-bus = 3 مللي أمبير

ستعمل أجهزة SMBus "عالية الطاقة" وأجهزة I²C-bus معًا إذا تم تحديد حجم مقاومة السحب لأعلى لـ 3  مللي أمبير.

يتراوح تردد ساعة SMBus بين 10 و100  كيلوهرتز، بينما يتراوح تردد ساعة I²C بين 0 و100  كيلوهرتز، أو بين 0 و400  كيلوهرتز، أو بين 0 و1  ميجاهرتز، أو بين 0 و3.4  ميجاهرتز، وذلك حسب الوضع. هذا يعني أن ناقل I²C الذي يعمل بتردد أقل من 10  كيلوهرتز لن يكون متوافقًا مع معيار SMBus، نظرًا لاحتمالية توقف أجهزة SMBus عن العمل. مع ذلك، تدعم العديد من أجهزة SMBus ترددات أقل.

يضيف SMBus 3.0 سرعات ناقل تبلغ 400  كيلو هرتز و 1  ميجا هرتز.

• يحدد بروتوكول SMBus مهلة زمنية لانخفاض إشارة الساعة، وهي TIMEOUT بقيمة 35  مللي ثانية. أما بروتوكول I²C فلا يحدد أي حد زمني للمهلة الزمنية.
• يحدد بروتوكول SMBus قيمة T _LOW:SEXT كفترة تمديد انخفاض إشارة الساعة التراكمية لجهاز تابع. أما بروتوكول I²C فلا يمتلك مواصفات مماثلة.
• يُحدد بروتوكول SMBus قيمة T _LOW:MEXT كفترة تمديد انخفاض إشارة الساعة التراكمية لجهاز رئيسي. ولا يمتلك بروتوكول I²C مواصفات مماثلة.
• يُحدد بروتوكول SMBus كلاً من زمن الصعود وزمن الهبوط لإشارات الناقل. أما بروتوكول I²C فلا يفعل ذلك.
• لا تمنع مواصفات مهلة ناقل SMBus أجهزة I²C من العمل بشكل موثوق على هذا الناقل. تقع مسؤولية ضمان عدم انتهاك أجهزة I²C لمعايير توقيت الناقل هذه على عاتق المصمم.

توجد الاختلافات التالية في استخدام إشارة ناقل NACK: في بروتوكول I²C، يُسمح لجهاز الاستقبال التابع بعدم تأكيد عنوان الجهاز التابع، إذا كان غير قادر على الاستقبال مثلاً لأنه يؤدي مهمة في الوقت الفعلي. أما في بروتوكول SMBus، فيُشترط على الأجهزة تأكيد عنوانها دائمًا، كآلية للكشف عن وجود جهاز قابل للإزالة على الناقل (بطارية، محطة إرساء، إلخ).

تحدد بروتوكولات I²C أنه على الرغم من إمكانية تأكيد الجهاز التابع لعنوانه، فإنه قد يقرر، في وقت لاحق من عملية النقل، أنه لا يستطيع استقبال المزيد من بايتات البيانات. وتحدد بروتوكولات I²C أن الجهاز يمكنه الإشارة إلى ذلك عن طريق إصدار إشارة "عدم التأكيد" في البايت الأول التالي.

إلى جانب الإشارة إلى حالة انشغال الجهاز التابع، يستخدم SMBus آلية NACK للإشارة إلى استلام أمر أو بيانات غير صالحة. ونظرًا لاحتمالية حدوث هذه الحالة في البايت الأخير من عملية النقل، فمن الضروري أن تمتلك أجهزة SMBus القدرة على إرسال إشارة عدم الإقرار بعد نقل كل بايت وقبل اكتمال العملية. وهذا أمر بالغ الأهمية لأن SMBus لا يوفر أي إشارة أخرى لإعادة الإرسال. ويؤثر هذا الاختلاف في استخدام إشارة NACK على التنفيذ المحدد لمنفذ SMBus، لا سيما في الأجهزة التي تتعامل مع بيانات النظام الحساسة، مثل مضيف SMBus ومكونات SBS.

تتبع كل عملية نقل بيانات عبر ناقل SMBus تنسيق أحد بروتوكولات SMBus المحددة. تُعدّ بروتوكولات SMBus مجموعة فرعية من تنسيقات نقل البيانات المحددة في مواصفات I²C. تتوافق أجهزة I²C التي يمكن الوصول إليها عبر أحد بروتوكولات SMBus مع مواصفات SMBus. أما أجهزة I²C التي لا تلتزم بهذه البروتوكولات، فلا يمكن الوصول إليها بالطرق القياسية المحددة في مواصفات SMBus وواجهة التكوين المتقدمة والطاقة (ACPI).

يستخدم ناقل SMBus مكونات I²C المادية وعنونة I²C المادية، ولكنه يضيف برمجيات من المستوى الثاني لبناء أنظمة خاصة. تتضمن مواصفاته على وجه الخصوص بروتوكول تحليل العناوين الذي يُتيح تخصيص العناوين ديناميكيًا. تسمح إعادة التكوين الديناميكية للأجهزة والبرمجيات بتوصيل أجهزة الناقل واستخدامها فورًا دون الحاجة إلى إعادة تشغيل النظام. يتم التعرف على الأجهزة تلقائيًا وتُخصص لها عناوين فريدة. تُتيح هذه الميزة واجهة مستخدم سهلة الاستخدام. في كلا البروتوكولين، يوجد تمييز مفيد للغاية بين مضيف النظام وجميع الأجهزة الأخرى في النظام التي يمكن أن تحمل أسماء ووظائف الأجهزة الرئيسية أو التابعة.

في سياق فتحات PCI Express على اللوحة الأم ، تتوقع مواصفات PCIe الكهروميكانيكية توفير بروتوكول ARP لدبابيس SMBus. ومع ذلك، ولأن بروتوكول ARP مصنف على أنه "اختياري" في مواصفات SMBus، فإنه يُترك عادةً دون تنفيذ. ^{[ 7 ]}

يحتوي ناقل SMBus على خاصية مهلة زمنية تُعيد ضبط الأجهزة إذا استغرقت عملية الاتصال وقتًا طويلاً. وهذا يُفسر الحد الأدنى لتردد الساعة البالغ 10  كيلوهرتز لمنع توقف الناقل. يمكن أن يكون ناقل I²C ناقلًا "مستمرًا"، ما يعني أن الجهاز التابع يُمدد تردد ساعة الجهاز الرئيسي عند تنفيذ مهمة ما أثناء وصول الجهاز الرئيسي إليه. يُشير هذا إلى أن الجهاز التابع مشغول ولكنه لا يرغب في فقدان الاتصال. سيسمح الجهاز التابع باستئناف الاتصال بعد اكتمال مهمته. لا يوجد حد زمني لهذا التأخير في بروتوكول ناقل I²C، بينما في نظام SMBus، يكون محدودًا بـ 35 مللي ثانية. يفترض بروتوكول SMBus أنه إذا استغرقت عملية ما وقتًا طويلاً، فهذا يعني وجود مشكلة في الناقل، ويجب إعادة ضبط جميع الأجهزة لإلغاء هذا الوضع. وبالتالي، لا يُسمح للأجهزة التابعة بإبقاء تردد الساعة منخفضًا لفترة طويلة.

يُعرّف بروتوكول SMBus 1.1 والإصدارات الأحدث خاصية التحقق الاختياري من أخطاء الحزم ( PEC ). في هذا الوضع، يُضاف بايت PEC (رمز خطأ الحزمة) في نهاية كل عملية. يُحسب هذا البايت باستخدام مجموع التحقق CRC-8 ، الذي يُحسب على الرسالة بأكملها بما في ذلك العنوان وبت القراءة/الكتابة. المعادلة المستخدمة هي x⁸ ⁺ x² ⁺ x + 1 (خوارزمية CRC-8- ATM HEC ، مُهيأة إلى الصفر). ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]}

يحتوي ناقل SMBus على إشارة مقاطعة مشتركة اختيارية إضافية تُسمى SMBALERT#، والتي يمكن للأجهزة التابعة استخدامها لإبلاغ الجهاز المضيف بالاستعلام من أجهزته التابعة عن الأحداث المهمة. كما يُعرّف ناقل SMBus بروتوكولًا أقل شيوعًا يُسمى "بروتوكول إشعار المضيف"، والذي يُقدّم إشعارات مماثلة ولكنه ينقل بيانات أكثر ويعتمد على وضع I²C متعدد الأجهزة الرئيسية.