浅述AMBA-APB总线

1 APB介绍

高级外设总线 （APB） 是高级微控制器总线架构 （AMBA） 协议系列的一部分。它定义了一个低成本接口，该接口针对最低功耗和降低的接口复杂性进行了优化。APB 协议不是流水线的，使用它连接到不需要 AXI 协议高性能的低带宽外设。

APB 协议将信号转换与时钟的上升沿相关联，以简化将 APB 外设集成到任何设计流程中的过程。每次传输至少需要两个周期。APB 可能相连的接口：

• AMBA 高级高性能总线 （AHB）

• AMBA 高级高性能总线精简版 （AHB-Lite）

• AMBA 高级可扩展接口 （AXI）

• AMBA 高级可扩展接口精简版 （AXI4-Lite）

可以使用它来访问外围设备的可编程控制寄存器。APB 版本：

• AMBA 2 APB Specification

• AMBA 3 APB Protocol Specification v1.0

• AMBA APB Protocol Specification v2.0

2 信号描述

3 操作状态机

IDLE： 这是 APB 的默认状态。

SETUP： 当需要传输时，总线进入 SETUP 状态，此时相应的选择信号 PSELx 被置位。 总线只在一个时钟周期内保持在 SETUP 状态，并且总是在时钟的下一个上升沿移动到 ACCESS 状态。

ACCESS： 使能信号 PENABLE 在 ACCESS 状态下有效。 地址、写、选择和写数据信号在从 SETUP 到 ACCESS 状态的转换期间必须保持稳定。

退出 ACCESS 状态由从机的 PREADY 信号控制：

• 如果从机将 PREADY 保持为低电平，则外围总线保持在 ACCESS 状态。

• 如果 PREADY 被从器件驱动为高电平，则退出 ACCESS 状态，如果不需要更多传输，则总线返回 IDLE 状态。或者，如果另一个传输紧随其后，则总线直接移动到 SETUP 状态。

4 APB写操作

时序分析：

在 T1，写传输开始地址 PADDR、写数据 PWDATA、写信号 PWRITE 和选择信号 PSEL 开始，在 PCLK 的上升沿寄存。这称为写传输的建立阶段。

在 T2，使能信号 PENABLE 和就绪信号 PREADY 在 PCLK 的上升沿寄存。

置位时，PENABLE 指示传输的访问阶段的开始。

置位时，PREADY 表示从机可以在下一个上升沿完成传输 PCLK 的边缘。

地址 PADDR、写数据 PWDATA 和控制信号都保持有效，直到传输在 T3 完成，即访问阶段结束。

使能信号 PENABLE 在传输结束时无效。选择信号 PSEL 也被置为无效，除非在传输之后紧接着另一个传输到同一外设。

5 APB读操作

时序分析：

从图中可发现除了PWRITE信号是倒过来有效外，APB 读操作时序图和APB写操作时序图非常相似，在这里不再作详细的解释。要特别注意的是，在 T3 后，也就是在进入ACESS周期后，APB Slave必须要将 Master 所要读取的数据准备好，以便 Master 可以在 ACESS 周期末被 T4 正时钟沿触发时正确的将数据读取。

编辑：jq