一、APB总线介绍

关于总线的一些概念：

总线：计算机内部和计算机之间传输数据的共用通道。

总线位宽：总线能够一次性传送的二进制数据位数，例如8bit、16bit、32bit、64bit等。

总线工作频率：即时钟频率（时钟是系统的心脏）。

总线带宽：总线数据的传输速率（单位时间内，总线上传送的数据量。即每秒钟传送MB的最大稳态数据传输率），主要用来衡量同步通信工作效率。

波特率：单位时间内传送二进制数据的位数，主要用来衡量异步串行通信的数据传输速率，单位用bps(位/秒)表示，记作波特。

1.1.什么是APB总线

APB的全称：Advanced Peripheral Bus，即先进外设接口 。AMBA 中的 APB 总线主要用在低速且低功率消耗的外围，在 APB 总线中，唯一的 M 为 APB bridge，其它一些低速和低功率的外围皆为 S。因此 APB 总线不需要有一个像 AHB 一样的仲裁器及其它复杂的线路，也就是说 APB 总线的整个架构较 AHB 简单许多。

为了使APB容易被整合进大部分的设计流程中， APB规订所有信号必须在时钟上升沿触发时进行传递。

通常APB总线的组成可看做是由APB Bridge和APB上的从设备两部分组成。

APB Bridge可以锁存总线所有地址、数据和控制信号；并进行二级译码来产生APB从设备选择信号。

APB上所有的其他模块都是APB从设备。

1.2.典型的基于 AMBA 总线的系统架构

             

APB 总线是 AHB 或者 ASB 系统总线的扩展，便于外设链接到系统总线上。AHB 和 APB 之间有一条桥来链接。

1.3.APB信号列表（重点）

                    

二、APB总线传输（时序）

2.1.APB 状态机

                                      

从状态机看,APB对每一笔数据的传送，均需花 2 个周期的时间，且 APB 的数据传递不适用在有流水线架构的模块设计中。

2.2.写操作（重要）

             

在 T1 时，有限状态机进入预设的 IDLE 状态；

在 T2 时，数据地址、读写控制信号和写入的数据会在频率正沿触发时，开始作写的数据传递准备，这个周期也就是刚才所提及SETUP状态。译码电路在此状态会根据数据地址去译码出所要写入APB Slave，此时所对应到 S 的 PSEL 信号将由 0 变 1；

在 T3 时，有限状态机会进入 ENABLE 状态，PENABLE 信号在此状态会被设成 1；

在 T4 频率正沿触发时，PENABLE 信号将由 1 变 0，而 PSEL 信号在若没有其它数据的写入动作时，也将由 1 变 0。为了减少功率的消耗，APB 的数据地址和读写控制信号在下一笔数据传递前，将不会作任何改变。

• 写操作时: 负责将AHB送来的数据送上APB总线。
• 读操作时: 负责将APB的数据送上AHB系统总线。

2.3.读操作（重要）

要特别注意的是，在 T3 后，也就是在进入 ENABLE 周期后，APB 从必须要将 M 所要读取的数据准备好，以便 M 可以在 ENABLE 周期末被 T4 正时钟沿触发时正确的将数据读取。

2.4.APB模块接口（重要）

上文中已经提到，APB由APB Bridge和APB上的从设备两部分组成。

2.4.1.APB Bridge框图

  APB桥为AHB的一个从设备，但它在APB中是唯一的主设备，而APB中其它低速和低功率消耗的外围皆为APB桥的从设备。下图是 APB 桥的信号接口：

                      

APB桥将系统总线传送转换成APB方式的传送，它具备一些这些功能：

锁存地址，在传送过程中保持地址有效。锁存读写控制信号

对锁存的地址进行译码并产生选择信号PSELx，在传送过程中只有一个选择信号可以被激活。也就是选择出唯一一个APB从设备以进行读写动作.

写操作时: 负责将AHB送来的数据送上APB总线。

读操作时: 负责将APB的数据送上AHB系统总线。

产生一时序选通信号PENABLE作为数据传递时的启动信号

2.4.2.APB Slave框图

如前面所提及，APB 总线中除了 APB bridge 为 M 外，其它的外围皆为 S。因此，APB 从设备比 AHB从设备接口较为简单且非常具弹性: 例如

  a. APB 少了仲裁器及复杂的译码电路，APB 进行写操作时，从设备可以决定:

： 在 PCLK 上升沿触发， 且 PSEL 为高时锁存数据

：或在 PENABLE 上升沿, 且 PSEL 为高时锁存数据

  b. PSELx，PADDR和PWRITE信号的组合可以决定哪个寄存器会被写操作更新。

  c. 在读操作的时候，数据可以 PWRITE 在＝0，PSELx 和 PENABLE＝1 的时候被送到总线上，而PADDR 用于决定哪个寄存器会被读