AMBA2 关于APB

• 参考
  • https://zhuanlan.zhihu.com/p/419750074
  • https://zhuanlan.zhihu.com/p/623829190

• 注：波形图片来自于AMBA2 APB Protocol SPEC.

1. APB的用处

• APB不支持流水线设计，不支持突发传输。
• APB和AHB一样，有数据总线和地址总线，读写使用PWRITE和HWRITE控制，不能同时读写数据。
• 主要应用在低带宽需求的接口，在SOC中，一般用作连接低速外设（I2C,I2S.UART等）以及作为IP的配置接口。常使用AHB2APB/AXI2APB Bridge作为转接桥将APB挂载在系统上。

2. APB协议历史

• APB2：主要定义了基本的总线接口，没有握手协议，只有基本的读写传输。
• APB3：增加PREADY,PSLVERR信号，两个信号是从机向主机发起的，表示从机传输状态，完成/错误；PREADY可以像AHB一样为从机插入等待时间。AHB的HREADY信号详解见这篇博客。
• APB4：增加PPROT,PSTRB信号，观察了AHB、APB和AXI都是只有写选通，没有读选通。至于为什么没有读选通我也不是很理解，AXI的选通信号见这篇博客。
• APB5：增加PWAKEUP，PxUSER(A/W/R/B)，Parity等信号
  • PWAKEUP：实现低功耗的控制，可以控制时钟只在传输时开启。
  • Parity：可以针对地址，数据以及控制信号，发送数据一端根据要传输的信号使用parity generation模块产生校验码，接收数据一端使用parity check模块对接收到的数据与校验码进行校验。

3. APB传输

3.1 状态转移

• APB首先待在IDLE状态，当需要一个传输时，APB首先会进入SETUP阶段，根据要传输地址拉高PSEL信号，只在SETUP待一个周期，之后会无条件跳到ACCESS中。
• 在ACCESS状态，PENABLE信号拉高，开始传输，PREADY = 0，表示slave还没有准备好接收或者被读出数据，会让它一直处于ACCESS状态；
  • 直到PREADY信号被拉高，表示当前传输已完成，因为APB不支持突发传输，一次只能传输一个数据，所以如果后面还有数据要传输，会跳到SETUP状态，如果没有则会跳到IDLE状态。
• 从状态转移图可以看到每次传输都需要两个周期，理论上完全可以一个周期给出写地址和写数据完成传输，需要两个周期和PENABLE信号是历史遗留问题，具体解释可以看这篇回答。
  

3.2 传输具体分析

• 写传输
  • 从机没有wait状态
    • T1阶段，地址和数据都已经准备好，PWRITE和PSEL信号都已拉高，IDLE进入SETUP阶段；
    • T2阶段，拉高PENABLE信号，表示数据开始传输，SETUP进入ACCESS阶段；
    • T3阶段，检测PREADY被拉高了，说明传输已经完成，并将PENABLE拉低，后面没有数据传输了，再将PSEL信号拉低。
      
  • 从机插入wait状态
    • T1、T2阶段和没有wait相同，区别在于拉低了PREADY信号，表示从机没有准备好传输，停留在ACCESS状态，插入等待时间。
      
• 读传输
  • 从机没有wait状态
    • 与写状态传输相似，PREADY拉高，说明从机被读取的数据已经准备好了。
      
  • 从机插入wait状态
    (url){:height="50%" width="50%"}`
• 从机的错误传输响应
  • 从机返回PSLVERR信号表示对应的传输错误，该信号在APB中只有1bit。
  • 写传输错误
    
  • 读传输错误
    
  • 需要注意，PSLVERR信号是和Ready信号同时返回的。
  • APB SLVERR和AXI/AHB之间转接桥处理
    • APB - AXI：将PSLVERR信号映射成AXI的RRESP/BRESP信号中的SLVERR信号，AXI RESP信号解释可见这篇博客.
    • APB - AHB：将PSLVERR信号映射成AHB的HRESP信号中的ERROR信号，AHB HRESP信号解释可见这篇博客.