I2C와 SMBus 차이점: 비교 분석

안녕하세요 꾸꾸입니다!

I2C(Inter-Integrated Circuit)와 SMBus(System Management Bus)는 모두 직렬 통신 프로토콜로, 마스터-슬레이브 방식의 2선식 통신을 기반으로 합니다. 하지만 두 프로토콜에는 미묘한 차이가 있으며, 각각의 특성이 특정 애플리케이션에 적합하게 설계되어 있습니다. 이번 글에서는 I2C와 SMBus의 차이점을 쉽게 이해할 수 있도록 정리하고, 비교표와 함께 설명해 보겠습니다.

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1. I2C와 SMBus 개요

I2C란?

I2C(Inter-Integrated Circuit)는 1982년 필립스(현 NXP)에 의해 개발된 직렬 통신 프로토콜입니다. I2C는 2개의 신호선(SDA, SCL)만 사용하여 여러 개의 장치를 연결할 수 있어 다양한 임베디드 시스템과 마이크로컨트롤러 간 통신에 널리 활용됩니다.

SMBus란?

SMBus(System Management Bus)는 I2C를 기반으로 인텔(Intel)이 설계한 프로토콜로, 주로 전원 관리 및 저속 주변기기 간의 안정적인 통신을 위해 사용됩니다. 노트북의 배터리 관리 시스템(BMS), 전력 관리 칩(PMBus) 등에 많이 활용됩니다.

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2. I2C와 SMBus의 주요 차이점

구분	I2C	SMBus
개발사	필립스(NXP)	인텔(Intel)
기본 속도	100kHz ~ 5MHz	10kHz ~ 400kHz
전압 범위	1.8V, 3.3V, 5V 등	일반적으로 3.3V
타임아웃 기능	없음	있음 (35ms 제한)
클록 스트레칭	허용	제한적 허용
패킷 에러 체크(PEC)	없음	있음
주요 사용처	센서, 디스플레이, 메모리	배터리 관리, 전원 모니터링

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3. 주요 차이점 자세히 설명

1) 속도 차이

I2C는 다양한 속도 모드를 지원하여 **100kHz에서 최대 5MHz(UFM)**까지 동작할 수 있습니다. 반면, SMBus는 최대 400kHz로 제한되며, 안정적인 저속 통신을 우선시합니다.

2) 타이밍 제한

SMBus는 모든 메시지를 35ms 내에 완료해야 하는 엄격한 시간 제한이 있습니다. 반면, I2C는 특정한 시간 제한 없이 유연하게 사용할 수 있습니다.

"SMBus는 전력 관리와 같은 응용에서 시간 지연을 방지하기 위해 엄격한 타이밍 규칙을 따릅니다."

3) 전압 및 신호 요건

I2C는 1.8V, 3.3V, 5V 등 다양한 전압에서 동작할 수 있습니다. 반면, SMBus는 일반적으로 3.3V에서 동작하며, 특정한 풀업 전류 제한(350µA)을 따릅니다.

4) 클록 스트레칭

I2C에서는 슬레이브가 클록 스트레칭을 사용하여 마스터의 속도를 조절할 수 있습니다. 하지만 SMBus에서는 클록 스트레칭이 제한적으로만 허용되므로 일부 I2C 장치는 SMBus 환경에서 제대로 동작하지 않을 수도 있습니다.

5) 패킷 에러 체크 (PEC)

SMBus는 패킷 에러 체크(PEC) 기능을 포함하고 있어 데이터 무결성을 보장합니다. 이는 전력 관리와 같이 중요한 시스템에서 데이터 오류를 줄이는 데 유리합니다.

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4. I2C와 SMBus의 사용 사례

I2C의 대표적인 사용 사례

✅ 센서(온도, 압력, 가속도계 등)

✅ 디스플레이(예: OLED, LCD)

✅ EEPROM 및 플래시 메모리

✅ 마이크로컨트롤러 간 통신

SMBus의 대표적인 사용 사례

✅ 노트북 및 서버의 배터리 관리 시스템(BMS)

✅ 전원 관리 칩(PMBus 활용)

✅ 온도 및 팬 속도 모니터링

✅ 전력 센서 및 전압 감시 장치

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5. I2C와 SMBus의 호환성

I2C 컨트롤러는 SMBus 장치와 비교적 호환성이 높지만, SMBus 컨트롤러는 일부 I2C 기능(예: 클록 스트레칭, 높은 전송 속도 등)을 지원하지 않기 때문에 모든 I2C 장치를 사용할 수 있는 것은 아닙니다.

호환성 예시:

• ✅ I2C 마스터 → SMBus 슬레이브 (대체로 가능)
• ❌ SMBus 마스터 → I2C 슬레이브 (일부 기능 제한으로 인해 불가능할 수도 있음)

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6. 결론: 어떤 프로토콜을 선택해야 할까?

I2C와 SMBus는 유사하지만, 용도에 따라 최적의 프로토콜을 선택하는 것이 중요합니다.

📌 I2C를 선택해야 하는 경우

✅ 고속(>400kHz) 통신이 필요한 경우

✅ 유연한 타이밍이 필요한 경우

✅ 센서, 메모리, 디스플레이 등 다양한 장치를 연결해야 하는 경우

📌 SMBus를 선택해야 하는 경우

✅ 배터리 관리, 전력 모니터링과 같은 안정성이 중요한 애플리케이션

✅ 일정한 시간 내에 데이터 처리가 필요한 시스템

✅ 데이터 무결성을 보장하는 패킷 에러 체크(PEC)가 필요한 경우

 

이제 I2C와 SMBus의 차이점을 이해하셨나요?

😊 필요에 맞게 적절한 프로토콜을 선택하여 더 효율적인 시스템을 설계하세요!