Documentation/i2c/smbus-protocol.rst

   1 ==================
   2 The SMBus Protocol
   3 ==================
   4
   5 The following is a summary of the SMBus protocol. It applies to
   6 all revisions of the protocol (1.0, 1.1, and 2.0).
   7 Certain protocol features which are not supported by
   8 this package are briefly described at the end of this document.
   9
  10 Some adapters understand only the SMBus (System Management Bus) protocol,
  11 which is a subset from the I2C protocol. Fortunately, many devices use
  12 only the same subset, which makes it possible to put them on an SMBus.
  13
  14 If you write a driver for some I2C device, please try to use the SMBus
  15 commands if at all possible (if the device uses only that subset of the
  16 I2C protocol). This makes it possible to use the device driver on both
  17 SMBus adapters and I2C adapters (the SMBus command set is automatically
  18 translated to I2C on I2C adapters, but plain I2C commands can not be
  19 handled at all on most pure SMBus adapters).
  20
  21 Below is a list of SMBus protocol operations, and the functions executing
  22 them.  Note that the names used in the SMBus protocol specifications usually
  23 don't match these function names.  For some of the operations which pass a
  24 single data byte, the functions using SMBus protocol operation names execute
  25 a different protocol operation entirely.
  26
  27 Each transaction type corresponds to a functionality flag. Before calling a
  28 transaction function, a device driver should always check (just once) for
  29 the corresponding functionality flag to ensure that the underlying I2C
  30 adapter supports the transaction in question. See
  31 Documentation/i2c/functionality.rst for the details.
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  33
  34 Key to symbols
  35 ==============
  36
  37 =============== =============================================================
  38 S               Start condition
  39 Sr              Repeated start condition, used to switch from write to
  40                 read mode.
  41 P               Stop condition
  42 Rd/Wr (1 bit)   Read/Write bit. Rd equals 1, Wr equals 0.
  43 A, NA (1 bit)   Acknowledge (ACK) and Not Acknowledge (NACK) bit
  44 Addr  (7 bits)  I2C 7 bit address. Note that this can be expanded to
  45                 get a 10 bit I2C address.
  46 Comm  (8 bits)  Command byte, a data byte which often selects a register on
  47                 the device.
  48 Data  (8 bits)  A plain data byte. DataLow and DataHigh represent the low and
  49                 high byte of a 16 bit word.
  50 Count (8 bits)  A data byte containing the length of a block operation.
  51
  52 [..]            Data sent by I2C device, as opposed to data sent by the host
  53                 adapter.
  54 =============== =============================================================
  55
  56
  57 SMBus Quick Command
  58 ===================
  59
  60 This sends a single bit to the device, at the place of the Rd/Wr bit::
  61
  62   S Addr Rd/Wr [A] P
  63
  64 Functionality flag: I2C_FUNC_SMBUS_QUICK
  65
  66
  67 SMBus Receive Byte
  68 ==================
  69
  70 Implemented by i2c_smbus_read_byte()
  71
  72 This reads a single byte from a device, without specifying a device
  73 register. Some devices are so simple that this interface is enough; for
  74 others, it is a shorthand if you want to read the same register as in
  75 the previous SMBus command::
  76
  77   S Addr Rd [A] [Data] NA P
  78
  79 Functionality flag: I2C_FUNC_SMBUS_READ_BYTE
  80
  81
  82 SMBus Send Byte
  83 ===============
  84
  85 Implemented by i2c_smbus_write_byte()
  86
  87 This operation is the reverse of Receive Byte: it sends a single byte
  88 to a device.  See Receive Byte for more information.
  89
  90 ::
  91
  92   S Addr Wr [A] Data [A] P
  93
  94 Functionality flag: I2C_FUNC_SMBUS_WRITE_BYTE
  95
  96
  97 SMBus Read Byte
  98 ===============
  99
 100 Implemented by i2c_smbus_read_byte_data()
 101
 102 This reads a single byte from a device, from a designated register.
 103 The register is specified through the Comm byte::
 104
 105   S Addr Wr [A] Comm [A] Sr Addr Rd [A] [Data] NA P
 106
 107 Functionality flag: I2C_FUNC_SMBUS_READ_BYTE_DATA
 108
 109
 110 SMBus Read Word
 111 ===============
 112
 113 Implemented by i2c_smbus_read_word_data()
 114
 115 This operation is very like Read Byte; again, data is read from a
 116 device, from a designated register that is specified through the Comm
 117 byte. But this time, the data is a complete word (16 bits)::
 118
 119   S Addr Wr [A] Comm [A] Sr Addr Rd [A] [DataLow] A [DataHigh] NA P
 120
 121 Functionality flag: I2C_FUNC_SMBUS_READ_WORD_DATA
 122
 123 Note the convenience function i2c_smbus_read_word_swapped() is
 124 available for reads where the two data bytes are the other way
 125 around (not SMBus compliant, but very popular.)
 126
 127
 128 SMBus Write Byte
 129 ================
 130
 131 Implemented by i2c_smbus_write_byte_data()
 132
 133 This writes a single byte to a device, to a designated register. The
 134 register is specified through the Comm byte. This is the opposite of
 135 the Read Byte operation.
 136
 137 ::
 138
 139   S Addr Wr [A] Comm [A] Data [A] P
 140
 141 Functionality flag: I2C_FUNC_SMBUS_WRITE_BYTE_DATA
 142
 143
 144 SMBus Write Word
 145 ================
 146
 147 Implemented by i2c_smbus_write_word_data()
 148
 149 This is the opposite of the Read Word operation. 16 bits
 150 of data are written to a device, to the designated register that is
 151 specified through the Comm byte::
 152
 153   S Addr Wr [A] Comm [A] DataLow [A] DataHigh [A] P
 154
 155 Functionality flag: I2C_FUNC_SMBUS_WRITE_WORD_DATA
 156
 157 Note the convenience function i2c_smbus_write_word_swapped() is
 158 available for writes where the two data bytes are the other way
 159 around (not SMBus compliant, but very popular.)
 160
 161
 162 SMBus Process Call
 163 ==================
 164
 165 This command selects a device register (through the Comm byte), sends
 166 16 bits of data to it, and reads 16 bits of data in return::
 167
 168   S Addr Wr [A] Comm [A] DataLow [A] DataHigh [A]
 169                               Sr Addr Rd [A] [DataLow] A [DataHigh] NA P
 170
 171 Functionality flag: I2C_FUNC_SMBUS_PROC_CALL
 172
 173
 174 SMBus Block Read
 175 ================
 176
 177 Implemented by i2c_smbus_read_block_data()
 178
 179 This command reads a block of up to 32 bytes from a device, from a
 180 designated register that is specified through the Comm byte. The amount
 181 of data is specified by the device in the Count byte.
 182
 183 ::
 184
 185   S Addr Wr [A] Comm [A]
 186             Sr Addr Rd [A] [Count] A [Data] A [Data] A ... A [Data] NA P
 187
 188 Functionality flag: I2C_FUNC_SMBUS_READ_BLOCK_DATA
 189
 190
 191 SMBus Block Write
 192 =================
 193
 194 Implemented by i2c_smbus_write_block_data()
 195
 196 The opposite of the Block Read command, this writes up to 32 bytes to
 197 a device, to a designated register that is specified through the
 198 Comm byte. The amount of data is specified in the Count byte.
 199
 200 ::
 201
 202   S Addr Wr [A] Comm [A] Count [A] Data [A] Data [A] ... [A] Data [A] P
 203
 204 Functionality flag: I2C_FUNC_SMBUS_WRITE_BLOCK_DATA
 205
 206
 207 SMBus Block Write - Block Read Process Call
 208 ===========================================
 209
 210 SMBus Block Write - Block Read Process Call was introduced in
 211 Revision 2.0 of the specification.
 212
 213 This command selects a device register (through the Comm byte), sends
 214 1 to 31 bytes of data to it, and reads 1 to 31 bytes of data in return::
 215
 216   S Addr Wr [A] Comm [A] Count [A] Data [A] ...
 217                               Sr Addr Rd [A] [Count] A [Data] ... A P
 218
 219 Functionality flag: I2C_FUNC_SMBUS_BLOCK_PROC_CALL
 220
 221
 222 SMBus Host Notify
 223 =================
 224
 225 This command is sent from a SMBus device acting as a master to the
 226 SMBus host acting as a slave.
 227 It is the same form as Write Word, with the command code replaced by the
 228 alerting device's address.
 229
 230 ::
 231
 232   [S] [HostAddr] [Wr] A [DevAddr] A [DataLow] A [DataHigh] A [P]
 233
 234 This is implemented in the following way in the Linux kernel:
 235
 236 * I2C bus drivers which support SMBus Host Notify should report
 237   I2C_FUNC_SMBUS_HOST_NOTIFY.
 238 * I2C bus drivers trigger SMBus Host Notify by a call to
 239   i2c_handle_smbus_host_notify().
 240 * I2C drivers for devices which can trigger SMBus Host Notify will have
 241   client->irq assigned to a Host Notify IRQ if no one else specified another.
 242
 243 There is currently no way to retrieve the data parameter from the client.
 244
 245
 246 Packet Error Checking (PEC)
 247 ===========================
 248
 249 Packet Error Checking was introduced in Revision 1.1 of the specification.
 250
 251 PEC adds a CRC-8 error-checking byte to transfers using it, immediately
 252 before the terminating STOP.
 253
 254
 255 Address Resolution Protocol (ARP)
 256 =================================
 257
 258 The Address Resolution Protocol was introduced in Revision 2.0 of
 259 the specification. It is a higher-layer protocol which uses the
 260 messages above.
 261
 262 ARP adds device enumeration and dynamic address assignment to
 263 the protocol. All ARP communications use slave address 0x61 and
 264 require PEC checksums.
 265
 266
 267 SMBus Alert
 268 ===========
 269
 270 SMBus Alert was introduced in Revision 1.0 of the specification.
 271
 272 The SMBus alert protocol allows several SMBus slave devices to share a
 273 single interrupt pin on the SMBus master, while still allowing the master
 274 to know which slave triggered the interrupt.
 275
 276 This is implemented the following way in the Linux kernel:
 277
 278 * I2C bus drivers which support SMBus alert should call
 279   i2c_new_smbus_alert_device() to install SMBus alert support.
 280 * I2C drivers for devices which can trigger SMBus alerts should implement
 281   the optional alert() callback.
 282
 283
 284 I2C Block Transactions
 285 ======================
 286
 287 The following I2C block transactions are similar to the SMBus Block Read
 288 and Write operations, except these do not have a Count byte. They are
 289 supported by the SMBus layer and are described here for completeness, but
 290 they are *NOT* defined by the SMBus specification.
 291
 292 I2C block transactions do not limit the number of bytes transferred
 293 but the SMBus layer places a limit of 32 bytes.
 294
 295
 296 I2C Block Read
 297 ==============
 298
 299 Implemented by i2c_smbus_read_i2c_block_data()
 300
 301 This command reads a block of bytes from a device, from a
 302 designated register that is specified through the Comm byte::
 303
 304   S Addr Wr [A] Comm [A]
 305             Sr Addr Rd [A] [Data] A [Data] A ... A [Data] NA P
 306
 307 Functionality flag: I2C_FUNC_SMBUS_READ_I2C_BLOCK
 308
 309
 310 I2C Block Write
 311 ===============
 312
 313 Implemented by i2c_smbus_write_i2c_block_data()
 314
 315 The opposite of the Block Read command, this writes bytes to
 316 a device, to a designated register that is specified through the
 317 Comm byte. Note that command lengths of 0, 2, or more bytes are
 318 supported as they are indistinguishable from data.
 319
 320 ::
 321
 322   S Addr Wr [A] Comm [A] Data [A] Data [A] ... [A] Data [A] P
 323
 324 Functionality flag: I2C_FUNC_SMBUS_WRITE_I2C_BLOCK