APB协议讲解

2023-09-28 01:13| 来源: 网络整理| 查看: 265

APB协议讲解 1. APB介绍1.1 APB的产生1.2 APB的功能1.3 APB协议的特点1.4 APB协议的英文文档很短，建议看原文 2. APB协议的信号列表如下图所示(取自APB4协议)3. APB时序介绍3.1 APB2时序图介绍3.1.1 下图为APB2的写操作时序图3.1.2下图为APB2的读操作时序图 3.2 APB3时序图介绍3.2.1 写操作，无等待3.2.3 写操作，有等待3.2.3 读操作，无等待时序图3.2.4 读操作，有等待时序图3.2.5 写操作 PSLVERR时序图3.2.6 读操作PSLVERR时序图 3.3 APB4时序说明3.3.1 PSTRB信号3.3.2 PRTOT 4. 对于APB的master和slave的设计

声明：本文参考了Miracle_ICdv和Mr.Marc的博客，如有侵权，请与我联系！

1. APB介绍 1.1 APB的产生

APB(advanced Peripheral Bus)协议是ARM公司中AMBA协议的一种。最早的APB协议现在叫做APB2，2003年ARM公司发布了APB3，2010年发布APB4。APB协议是向下兼容的，随着时间的推移，根据实际需求，APB3在APB2的基础上添加一些功能，APB4在APB3的基础上再添加了一些功能。现在我们所说的APB总线一般是指APB3，APB4增加的功能很少被使用到。

1.2 APB的功能

一个典型的APB总线架构如下图所示：APB使用的目的是实现与外围低功耗设备，低速设备进行数据传输。在APB总线中，唯一的M为APB bridge,其他的一些低速低功率的外围设备均为slave。在这里插入图片描述

1.3 APB协议的特点低成本。低功耗。低带宽。无流水线结构。所有信号的跳变仅与时钟上升沿相关。每次传输至少需要两个时钟周期。 1.4 APB协议的英文文档很短，建议看原文 2. APB协议的信号列表如下图所示(取自APB4协议)

在这里插入图片描述中文版如下

signalDescripionPCLK时钟。APB协议里所有的数据传输都在PCLK上升沿进行PRESETn复位。低电平有效PADDRAPB地址总线。最大宽度为32位PSELx选通。APB master会将此信号生成给每个slave。它指示已选择的slave，并且需要进行数据传输。每个slave都有一个PSELx信号。PENABLE使能。当它为高时，表示数据有效PWRITE读写控制。为高时表示写操作，为低时表示读操作PWDATA写数据。master通过PWDATA将数据写到slave，该总线最大宽度为32位PRDATA读数据。master通过PRDATA将数据从slave读取回来，该总线最大宽度为32位 3. APB时序介绍 3.1 APB2时序图介绍 3.1.1 下图为APB2的写操作时序图

在这里插入图片描述 T0-T1：初始状态 T1-T2：master把PADDR和PWRITE放在总线上，通过PSEL选择一个slave，slave得知mater将要进行一次写操作，并且master把需要写进slave的data也放到总线上。 T2：PENABLE为高，表示当前数据有效，并且master将data写入slave T3：数据传输结束，再次回到初始状态

3.1.2下图为APB2的读操作时序图

在这里插入图片描述所有的数据都是在PCLK上升沿跳变的 T0-T1：初始状态，准备开始数据传输 T1时刻：master向总线上发送了地址，这个地址是slave的地址；并且把PWRITE拉低，说明这次数据传输是一次读数据。PSEL拉高，APB协议里可能是有一个master，多个slave，当PADDR将地址发到总线上后，PSEL选择哪一个slave也就定了。 T1-T2时刻：保持现状不变，这个时候slave收到了mater的地址，读写控制，salve得知自己要讲这个地址对应的数据发送到master，所以它会做好准备。 T3时刻：PENABLE也就是使能信号拉高，这个时候也就是master通知slave进行PRDATA的传输总结一下：一开始我们就说到，APB数据传输至少需要两个周期，也就是T1-T3。其实很简单，第一个周期做准备工作（把PADDR,PWRITE,PSEL发送到总线），第二个周期进行传输读或写的data（PENABLE拉高，表面当前时刻，数据有效，是master想要的数据！）

3.2 APB3时序图介绍

APB3在APB2的基础上增加了两个端口，PREADY和PSLVERR。PREADY用于扩展APB的传输。PSLVERR是一个错误反馈信号，表示当前传输发生了错误。

3.2.1 写操作，无等待

在这里插入图片描述

3.2.3 写操作，有等待

在这里插入图片描述当PSEL和PENABLE都为高的时候，PREADY为低，说明slave没有准备好，再给他一点时间，在T4时刻这条虚线，发现PSEL和PENABLE为高，但是PREADY还是为低，继续等待。在T5时刻这条虚线，发现PSEL，PENABLE，PREADY都为高，说明这个时候采样的Data是我们想要读取的data。

3.2.3 读操作，无等待时序图

在这里插入图片描述

3.2.4 读操作，有等待时序图

在这里插入图片描述

3.2.5 写操作 PSLVERR时序图

在这里插入图片描述 PSLVERR只在APB传输的最后一个周期有效，也就是说当PSEL，PENABLE和PREADY均为1时是有效的，在其他时间是无效的。当一些APB模块不支持PSLVERR时，比如只支持APB3协议，可以将这个pad接0.

3.2.6 读操作PSLVERR时序图

在这里插入图片描述读操作的机理与写操作一样。这里要说的是 PSLVERR在系统中的连接映射关系，PSLVERR需要连接到AXI的RRESP/BRESP或者AHB的HRESP信号。返回PSLVERR说明这次读写发生了问题。至于产生error信号如何处理协议并没有规定。在这里插入图片描述

3.3 APB4时序说明

APB4在APB3的基础上添加了两个端口，一个是PPROT,一个是PSTRB.

3.3.1 PSTRB信号写选通信号是指当所传输数据的位宽小于设计中的数据位宽时，可以通过指定PSTRB信号有效的方式来指定哪些数据位是有效的。下图显示了32位数据总线上的这种关系。写选通信号PSTRB使写数据总线上的稀疏数据传输成为可能。每个写选通信号对应于写数据总线的一个字节。当置为高电平时，写选通脉冲指示写数据总线的相应字节通道包含有效信息。写数据总线的每八位有一个写选通脉冲，因此PSTRB [n]对应于PWDATA [（8n + 7）: ( 8n）]。当进行读操作时，master需要驱动PSTRB为0。

在这里插入图片描述

3.3.2 PRTOT

PROT的主要功能是对APB的读写操作进行保护，指示是secure-access还是no secure-access。直接上英文原文在这里插入图片描述

4. 对于APB的master和slave的设计

个人认为最重要的是了解状态机的设计，根据状态机也比较容易进行设计。状态机图如下图所示：在这里插入图片描述

IDLE：状态是APB的默认状态。SETUP：当发起一个传输时，master会选择一个PSEl进行拉高，PENABLE为0，这指示传输的第一个周期。ACCESS：当PSEL为1， PENABLE为1时，看PREADY的状态，PREADY是指slave是否准备好了传输数据，在时钟的上升沿检测到PREADY为1，则该次读写传输结束。如果还要继续传输数据，则转回到SETUP状态，如果不继续传输数据则转回到IDLE状态，这个是由master来控制的，个人感觉转移条件是master是否继续传输数据。

【本文地址】

APB协议讲解

APB协议讲解

今日新闻

推荐新闻