ARM 总线技术 —— APB

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ARM 总线技术 —— AMBA 入门
ARM 总线技术 —— AHB

本文的参考资料为官方文档 AMBA™3 APB Protocol specification

1、APB

APB 总线特点：

• 低速总线、低功耗，时钟频率通常不会超过 100MHz
• 接口简单、适应性更强
• 单主-多从设备，其主设备就是 APB 桥，不具有仲裁机制

APB 一般可以分为 2 个组成部分：

• AHB2APB Bridge
  • 可以锁存所有的地址、数据和控制信号
  • 进行二级译码来产生APB从设备选择信号
• APB 总线上的所有其他模块都是 APB 从设备，APB 总线上没有主设备！

本质上来说，不存在只有 APB 的 SOC，AHB 是基础，APB 是 AHB 的延申

2、APB 常见的信号

• PCLK：时钟信号（上升沿有效）
• PRESETn：复位信号（低电平有效）
• PADDR：地址信号（位宽最高可达 32 位）
• PPROT：保护类型选择信号（APB4 中新加入的信号）
  • 该信号主要用作安全事务标识，即 ARM 架构的 secure 和 non-secure 访问
• PSELx：从机选择信号（每个从机单独拥有）
• PENABLE：使能信号，在 PSELx 拉高一个周期后拉高
• PWRITE：读写类型信号（高电平：写，低电平：读）
• PWDATA：写数据信号（PWRITE 为高时驱动，位宽最高可达 32 位）
• PSTRB：写选通信号（APB4 中新加入的信号，告知写传输时哪个字节的信号有效）
• PREADY：准备完成信号
• PRDATA：读数据信号（PWRITE 为低时驱动，位宽最高可达 32 位）
• PSLVERR：传输失败信号（外设可在不支持此信号时置低）

3、传输（Transfers）

3.1 无等待的写传输

   APB 和 AHB 最大的不同就是 APB 不采用 pipeline 形式的写读方式，因此对于 APB 协议来说，最快的写入或者读出一个数据的周期是两周期。先给地址，再写数据；或者先给地址，再读数据。

   APB 协议文档中，将上述这种传输方式分为两个阶段（phase），给地址的阶段称为 Set up phase；紧接着下一周期PENABLE 信号拉高，标志着进入写/读数据的阶段，该阶段称为 Access phase。

• T1 时刻（写传输的建立阶段），首先变化的是 PADDR（告知写的地址）、PWDATA（所需写的数据）、PWRITE（置高，代表为写传输模式）、PSEL（等待写入的设备被选中）
• T2 时刻，PENABLE（置高，代表写操作的访问阶段），PREADY（置高，代表从机可以在下一个上升沿完成输出传输，如果为低则说明数据没有准备好）
• T3 时刻，数据完成传输之前 PADDR 和 PWDATA 都需保持有效状态，在传输结束之后 PENABLE 和 PSEL（除非该设备立即有传输请求，则无需恢复）恢复低电平

和 AHB 一样，采样的时机，都是在每个时钟周期的上升沿

3.2 有等待的写传输

• 当 PENABLE 置为高要完成写传输时，通过将 PREADY 置为低，其他信号（PADDR、PWRITE、PSEL、PENABLE、PWDATA、PSTRB和PPROT）保持不变实现等待。当 PENABLE 和 PREADY 均为高时，在下一个上升沿即完成写数据操作
• 保持地址和写信号不变的目的是降低功耗

3.3 读传输

  和写传输类似，读传输这里不再详细讲解。