PMBus

PMBus（Power Management Bus）是電源管理裝置的標準通訊協定，建立在 SMBus 之上（SMBus 又建立在 I2C 之上）。伺服器上的 PSU、VRM、hot-swap controller、eFuse 都用它，讓 BMC 可以讀出每一路電源的電壓、電流、功率與溫度，也能設定過壓/過流保護門檻、開關輸出。

三層關係：

PMBus   ← 定義了電源專用的 command code 與資料格式
  ↑
SMBus   ← 定義了 read byte / write word 等交易型態、逾時、PEC
  ↑
I2C     ← 定義了實體訊號、start/stop、ack

P = IV：為什麼要在意讀值單位

P = I × V（功率 = 電流 × 電壓）是看 PMBus 資料時最基本的檢查工具。PMBus 裝置通常同時提供 READ_VIN、READ_IIN、READ_PIN（輸入側）與 READ_VOUT、READ_IOUT、READ_POUT（輸出側）。

實務上用途有三個：

驗證換算有沒有寫錯：把讀到的 V 和 I 相乘，若和裝置回報的 P 差很多，多半是 Linear/Direct 換算係數搞錯了。
算轉換效率：efficiency = POUT / PIN，一顆正常的 PSU 大概在 90% 上下。若算出超過 100%，一定是換算錯了。
推估未提供的值：有些裝置只給 V 和 I，功率要自己乘。

資料格式：Linear vs Direct

PMBus 的讀值不是直接的十進位數字，必須經過換算。有兩種格式，同一顆晶片的不同 command 可能用不同格式，一定要查 datasheet。

Linear（線性格式）

以 2 的冪次表示，不需要每顆晶片各自的係數，最常見。

Linear11：一個 16-bit word 拆成兩段，都是二補數有號數。

bit  15 14 13 12 11 | 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
     [   N (5bit) ] | [      Y (11bit)      ]

\text{Value} = Y \times 2^{N}

N 是指數（-16 ~ 15），Y 是尾數（-1024 ~ 1023）。用於 READ_IOUT、READ_TEMPERATURE_1、READ_PIN 等大多數讀值。

Linear16（ULINEAR16）：專門給 READ_VOUT 用。這次整個 16-bit word 都是無號尾數 Y，指數 N 另外放在 VOUT_MODE（command 0x20）這個暫存器的低 5 bit（有號）：

\text{Voltage} = Y \times 2^{N}

分開的原因是電壓需要更高解析度，把 16 bit 全給尾數。

Direct（直接格式）

用每顆晶片自訂的三個係數做線性換算，精度較高但每顆的係數都不同：

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

其中 X 是真實物理量、Y 是讀到的原始值，m（斜率）、b（偏移）、R（次方）由 datasheet 給定，也可以透過 COEFFICIENTS（command 0x30）向裝置查詢。TI 的一些 hot-swap controller、部分 PSU 用這個格式。

移植 driver 時最常見的 bug 就是格式判斷錯誤——用 Linear 去解 Direct 的值，會得到一個看起來「有點像但就是不對」的數字。

SMBus 交易型態

PMBus 指令都是透過底層的 SMBus 交易送出的，Linux 的 i2c 子系統對應以下 API：

交易	說明	Linux API
Read Byte	送出 command code，讀回 1 byte	`i2c_smbus_read_byte_data()`
Read Word	送出 command code，讀回 2 byte（低位在前）	`i2c_smbus_read_word_data()`
Write Byte	送出 command code + 1 byte	`i2c_smbus_write_byte_data()`
Write Word	送出 command code + 2 byte	`i2c_smbus_write_word_data()`
Block Read/Write	變動長度，第一個 byte 是長度	`i2c_smbus_read_block_data()`

命名邏輯很單純：Read/Write 是方向，Byte/Word 是資料長度（1 或 2 個 byte）。

大多數 PMBus 讀值是 Read Word（因為 Linear11/Linear16 都是 16-bit），狀態類的 STATUS_BYTE 則是 Read Byte，設定類的用 Write。

在 kernel PMBus core 之上，driver 呼叫的是包裝過的版本：

int pmbus_read_word_data(struct i2c_client *client, u8 page, u8 phase, u8 reg);
int pmbus_read_byte_data(struct i2c_client *client, int page, u8 reg);
int pmbus_write_word_data(struct i2c_client *client, u8 page, u8 reg, u16 word);

多出來的 page 參數是 PMBus 的分頁機制：一顆多路輸出的晶片（例如雙輸出 VRM）用 PAGE（command 0x00）切換目前操作的是哪一路，各路有各自的 READ_VOUT 等暫存器。

命令列上手動測試可以用 i2cget（見 hardware）：

# 讀 i2c-7 上位址 0x63 的裝置，command 0x8b (READ_VOUT)，word 模式
i2cget -y 7 0x63 0x8b w

常用 command code

Code	名稱	說明
`0x00`	`PAGE`	切換操作的輸出路數
`0x01`	`OPERATION`	開關輸出
`0x20`	`VOUT_MODE`	回報 VOUT 用哪種格式與指數
`0x78`	`STATUS_BYTE`	綜合狀態旗標
`0x79`	`STATUS_WORD`	同上，16-bit 版本
`0x88`	`READ_VIN`	輸入電壓
`0x89`	`READ_IIN`	輸入電流
`0x8B`	`READ_VOUT`	輸出電壓
`0x8C`	`READ_IOUT`	輸出電流
`0x8D`	`READ_TEMPERATURE_1`	溫度
`0x96`	`READ_POUT`	輸出功率
`0x97`	`READ_PIN`	輸入功率
`0x99`	`MFR_ID`	製造商識別（block read）

probe：driver 如何認出裝置

PMBus driver 的 probe() 被呼叫的時機，是 device tree 中節點的 compatible 與 driver 的 of_match_table 配對成功時。probe 裡典型會做：

確認裝置真的在（讀 MFR_ID 或某個已知暫存器，值不對就回 -ENODEV）。
讀 VOUT_MODE 決定電壓的換算指數。
填好 struct pmbus_driver_info：告訴 PMBus core 這顆晶片有幾個 page、支援哪些讀值、各自用什麼格式，必要時掛上自訂的 read_word_data() callback 處理非標準行為。
呼叫 pmbus_do_probe()，由 core 去建立 hwmon 介面。

成功之後 user space 就會多出 /sys/class/hwmon/hwmonX/ 下的一組檔案，sensors 指令也讀得到。整條資料流是：

使用者（sensors / cat sysfs）
   ↓
hwmon 子系統
   ↓
PMBus core（負責 Linear/Direct 換算）
   ↓
<driver>_read_word_data(client, page, reg)
   ↓
SMBus / I2C 實際傳輸 command code

i2cdetect：確認裝置與 driver 的佔用狀況

i2cdetect -y 7

輸出中每個位址會顯示三種狀態之一：

顯示	意義
`--`	該位址沒有回應，沒有裝置
十六進位數字（如 `63`）	有裝置回應，且目前沒有 driver 佔用
`UU`	有 driver 已經綁定這個位址，`i2cdetect` 跳過不去打擾它

這個區分很重要：

移植 driver 時，看到 63 代表硬體有接對但 driver 沒 probe 起來 → 去查 dmesg 和 compatible。
看到 UU 代表 driver 已經接管 → 這時不要再用 i2cget 去戳同一個位址，會和 driver 搶匯流排造成讀值錯亂。

P = IV：為什麼要在意讀值單位​

資料格式：Linear vs Direct​

Linear（線性格式）​

Direct（直接格式）​

SMBus 交易型態​

常用 command code​

probe：driver 如何認出裝置​

i2cdetect：確認裝置與 driver 的佔用狀況​

參考​