【手撕AHB-APB Bridge】~ AMBA总线 之 APB

前言

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一. 引入

APB(Advanced Peripheral Bus) 作为高级外设总线是AMBA协议之一，也是最基本的总线协议。按照ARM官方定义，APB是一种低成本的接口协议，可以实现低功耗以及精简的接口设计，降低接口设计的复杂度。

APB协议不支持流水线设计，它主要应用在低带宽设计需求的接口中，高性能带宽需求可以使用AXI总线。APB协议的实现与时钟沿对齐，以简化外设接口的设计。每次传输至少需要消耗两个时钟周期。

在SOC设计中，APB一般作为IP的配置接口，其中包括低速外设如I2C,UART等，可以方便的实现CPU对外设IP的寄存器配置。系统中一般会实现一个AXI2APB或者AHB2APB的转换桥将APB口挂载在系统上。这里不讨论AXI，以AHB2APB为例：

二. APB总览

APB一般情况下只是一个Slave，如上图所示。APB中最重要的就是需要掌握以下几点：

• a. APB有哪些信号？
• b. APB的读写时序图？
• c. AHB2APB的地址映射关系是什么？
  

1. APB信号

PCLK和PRESETn表示的是 Global 变量，不论在AHB还是APB中都有的，以下几个信号是APB的信号：

2. APB的读写时序图

2.1 APB写操作的时序图

完成一次传输需要两个Cycle，一是SETUP cycle，另一个是ENABLE cycle。首先PSEL信号拉高，此时的PENABLE拉低，此时数据已经开始写，但没完成！！！之后第二个周期，PENABLE拉高，完成一次传输。

2.2 APB读操作的时序图

读操作和写操作比较类似，可以参照写操作！！！

三. 地址映射关系

逐层传递，解码，储存，通过 两级Mapping（映射）的过程 完成地址映射！！！

四.实现方式

如何实现传输2个ahb的pipeline到两个时钟周期的timing呢？

答：apb通过实现状态机来实现该功能的。

五. 数据流向

APB Slave：左侧的输入信号是来自bridge的，输出只有一个，那就是读出来的数据送给AHB。

六. Apb到ahb的接口（读数据）

图中的小1表示地址线传输（从AHB向APB），此时PSEL拉高，PENABLE拉低，完成第一个周期，后来PENABLE拉高，完成第二个周期，此时的数据已完成 读取。

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下期预告：

AMBA总线 之 AHB ，敬请期待！！！