APB协议和3.0-4.0-5.0对比

APB协议详解与3.0-4.0-5.0对比

AMBA 总线中APB总线作为使用最多也最为基础的总线，本文主要总结介绍APB总线的优缺点，以及目前使用最广的APB3.0与4.0使用的对比。与5.0的介绍

APB总线介绍

AMBA，是一种开放的协议，主要用于SoC内部和ASIC，用于连接各种功能模块

大多数挂在总线上的模块(包括处理器)只是单一属性的功能模块：主模块或者从模块。主模块是向从模块发出读写操作的模块，如CPU，DSP等；从模块是接受命令并做出反应的模块，如片上的RAM，AHB／APB 桥等。另外，还有一些模块同时具有两种属性，例如直接存储器存取(DMA)在被编程时是从模块，但在系统读传输数据时必须是主模块。如果总线上存在多个主模块，就需要仲裁器来决定如何控制各种主模块对总线的访问。虽然仲裁规范是AMBA总线规范中的一部分，但具体使用的算法由RTL设计工程师决定，其中两个最常用的算法是固定优先级算法和循环制算法。AHB总线上最多可以有16个主模块和任意多个从模块，如果主模块数目大于16，则需再加一层结构(具体参阅ARM公司推出的Multi-layer AHB规范)。**APB 桥既是APB总线上唯一的主模块，也是AHB系统总线上的从模块。**其主要功能是锁存来自AHB系统总线的地址、数据和控制信号，并提供二级译码以产生APB外围设备的选择信号，从而实现AHB协议到APB协议的转换

APB简介（外围总线）

1)系统初始化为IDLE状态，此时没有传输操作，也没有选中任何从模块。

2)当有传输要进行时，PSELx＝1，PENABLE＝0，系统进入SETUP状态，并只会在SETUP 状态停留一个周期。当PCLK的下一个上升沿时到来时，系统进入ENABLE 状态。

3)系统进入ENABLE状态时，维持之前在SETUP 状态的PADDR、PSEL、PWRITE不变，并将PENABLE置为1。传输也只会在ENABLE状态维持一个周期，在经过SETUP与ENABLE状态之后就已完成。之后如果没有传输要进行，就进入IDLE状态等待；如果有连续的传输，则进入SETUP状态（不考虑pready信号）。

以上是APB总线最简单基础的一次数据传输（没有等待和报错）

APB3.0新增PREADY和PSLVER信号，PREADY用于表示APB传输的完成，APB_Slave通过PREADY信号直接来告诉master现在APB_Slave已经READY了，可以接受读写操作，如果此时不READY，那么master就要wait到它Ready，这样就不需要软件时刻去轮询status register了。

对于PSLVERR而言，加入了Slave反馈给master error response功能。pslverr信号只在APB传输的最后一个周期有效，此时psel，penable，pready信号都为高。若pslverr信号置高表示此次传输失败，但是并不表示此次写寄存器失败，寄存器的值还是可能更新。若是读数据，也并不意味着rdate一定全是0.

AMBA3.0增加pready后：ACCESS状态的跳转取决于slave 输出的PREADY信号状态：

pready与pslver为slave输出信号。

1）如果 PREADY 为 0，表示slave还没有准备好接收数据，会让其继续处于 ACCESS 状态；

2）如果PREADY 为 1，表示slave已完成数据，可以跳转到其他状态。如果后面有连续的数据传输则直接跳转到 SETUP，如果没有传输，直接回到 IDLE；

关于pslverr的应用图。

**From AXI to APB ：**An APB error on PSLVERR is mapped back to RRESP for reads and BRESP for writes.
**From AHB to APB：**An APB error on PSLVERR is mapped back to HRESP for reads and writes.

**APB4增加了PPROT(Transaction protection),PSTRB（Sparse data transfer）。**这两个信号都是可选信号。

PPROT信号主要可实现安全和非安全的数据传输，可实现系统在不同安全属性的控制传输，保证系统的安全性。

PPROT[0]表示不同优先级的传输，可实现salve对不通优先级数据的特殊处理操作。

PPROT[1]表示对不同安全属性的数据传输，对Secure和Non-secure的数据进行数据处理，Non-secure不能更改secure属性的区域。

PPROT[2]用来指示此时传输的是数据还是指令。

PSTRB信号用于实现一笔写数据传输中wdate[31:0]的数据有效位。

For read transfers, the Requester must drive all bits of PSTRB LOW

APB5增加了wake-up,user,pairty protection和check信号。

wake-up用于实现低功耗的控制，通过控制时钟只在传输的时候开启，减少动态功耗的消耗。用于指示组件是否支持唤醒信号

user则增加了用户自定义信号。

pairty protection和check信号主要针对安全系统设计中的保护功能。以支持安全传输与安全验证。

解决方案主要有奇偶校验或者SECDED算法等。

AMBA5中提供了奇偶校验的解决方案。具体使用可由用户自己决定。

奇偶校验信号的每一位最多覆盖8bit数据。下表展示了一些APB信号和对应的check 信号。

APB 总线特点总结

APB总线只有一个master，其他的都是slave。

APB 总线传输是对数据目标的读写操作，总是至少需要 2个总线周期

可工作在高频下；

协议简单：无复杂的时序；只有四个控制信号。（PSEL，Pwriter，Penable，Pread）

同步总线：总线上所有的transaction（读写操作）都依赖于时钟的上升沿；

一主多从：一般情况下，APB挂在AHB总线系统下，通过AHB-APB Bridge将事务在AHB总线系统之间进行转化，此时Bridgre即为APB的master，其他的外围设备均为slave。 ****

APB主要用于低带宽的周边外设之间的连接，例如UART、I2C等，

IHI0024D_amba_apb_protocol_spec.pdf

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