AMBA总线协议的总结 - APB
目录
前言：
简介：
对比：
APB的总结
信号的功能
读操作
写操作
APB2到APB3的变化
APB3到APB4的变化
总结：
前言：
主要从总线协议的特点，信号以及它的功能，读写协议，以及几种传输格式来具体总结它们。
简介：
AMBA（高级处理器总线架构）专门为SOC设计提供的通信标准，不同的速率需求构成了不同的分类。从高到低依次是AXI -> AHB -> APB。
对比：
它们的外接设备的对比：
从上面这个图可以看出AHB和APB的外接
APB： 从端设备分为：
APB1(低速外设)上的设备有：电源接口、备份接口、CAN、USB、I2C1、I2C2、UART2、UART3、SPI2、窗口看门狗、Timer2、Timer3、Timer4 。
APB2(高速外设)上的设备有：GPIO_A-E、USART1、ADC1、ADC2、ADC3、TIM1、TIM8、SPI1、ALL。
AHB：主设备是CPU，DMA 等控制器 从设备是： RAM等存储器，还有AHBtoAPB Bridge
AXI：和AHB的主从设备差不多。
APB的总结
信号的功能
| 信号 | 描述 |
|---|---|
| PCLK | 时钟，APB协议里所有的数据传输都在 PCLK上升沿进行。 |
| PRESETn | 复位，低电平有效。 |
| PADDR | APB地址总线，最大宽度为 32 bit。 |
| PSELx | 选通从端，APB master 会将此信号生成给每个slave，它表示已选择的slave,并且需要进行数据传输。每个slave 都有一个 PSELx 接收信号。 |
| PENABLE | 使能，当它为高时，表示数据有效。 |
| PWRITE | 读写控制，=1 时表示写操作，=0 时表示读操作。 |
| PWDATA | 写数据，master 通过 PWDATA 将数据写到slave，该总线最大宽度为32bit。 |
| PRDATA | 读数据，master 通过 PRDATA 将数据从slave 读取回来，该总线最大宽度为32bit。 |
读操作
总的来说就是：master读取来自slave的数据，而且APB是固定两周期传输。
在这两个完整周期内，master要发送 PADDR地址以确定要连接哪个slave，要把 PSEL=1 表示对这个slave进行选通，还要把 PWRITE = 0 表示读操作。
在两周期的第二个周期中，master 要把 PENABLE = 1 ，表示使能可以接收数据了。同时 salve 把数据通过 PRDATA 发送给master。
在PENABLE 拉高的下一个上升沿， master 读取数据是准确的，也就是在图中的 T4 上升沿。
最后一次读的传输完成后，PSEL，PENABLE 拉低， PADDR， PWRITE 不变，这样可以紧接着进行下次读传输，实现省电。
写操作
写操作和读操作大致是相同的，唯一不同的是 master 往 slave 里写数据，故 PWRITE = 1 ，数据线 PWDATA 要同地址线一样在两周期内保持。
值得注意的是：依然为了省电，在一次写传输完成后，PADDR 和 PWRITE 要保持不变。
APB2到APB3的变化
在APB2诞生后，随着行业发展，对于APB协议有了新的需求，ARM公司针对这些需求，在APB2的基础上添加了两个端口，一个是PREADY和PSLVERR。PREADY是一个对于slave的准备信号，用于扩展APB的传输协议。PSLVERR是一个错误反馈信号，表示当前传输的数据有误。把这种协议叫做APB3。
除了上面提到的APB2两种基本的读写操作协议，APB3又分别为读写多了一种协议。
针对 PREADY信号
首先是读有等待：
当PSEL和PENABLE都为高的时候，slave 把 PREADY拉低了，说明slave没有准备好，需要等待一段时间。在T5时刻这条虚线，发现PSEL，PENABLE，PREADY都为高，说明这个时候采样的Data是我们想要读取的data。
也就是在有PREADY拉低的情况下，master在 PREADY拉高的下一个时钟上升沿采样数据。
然后是写有等待：
和读操作一样，因为 PREADY的拉低，表示slave没准备好，而使得 控制线，地址线，数据线都再不得不延长几个周期直到 PREADY 拉高为止，数据的传输才算有效，数据的传输才算结束。
针对PSLVERR
我们可以通过使用PSLVERR来指示APB传输上的错误情况。读取和写入事务都可能发生错误。当PSEL，PENABLE和PREADY均为高电平时，仅在APB传输的最后一个周期内才认为PSLVERR有效，其他时间不考虑PSLVERR。
首先是读有等待，并且数据有错误：
在前面的添加了PREADY信号的读操作的基础上，添加PSLVERR，也就是在数据传输的最后一个周期，发现PSEL，PENABLE和PREADY均为高电平的前提下，PSLVERR为高，说明这次数据传输有错误。
然后是写有等待，并且数据有错误：
和读操作是一样的。注意：当任何一个PSEL, PENABLE或者PREADY为低时，你可以将PSLVERR拉低，这是推荐，并不是强制要求。事物处理收到一个错误后，可能或不可能改变外围器件的状态。APB外围设备不要求必须支持PSLVERR引脚，当不使用该引脚时，应被置低。
小总结：
APB2到APB3的变化是多了两个信号，PREADY 和 PSLVERR, 故读写操作也由原来的基础传输多了有等待的传输，有错误标志的传输。
APB3到APB4的变化
APB4在APB3的基础上添加了两个端口，一个是PPROT,一个是PSTRB。
PPROT:一种保护信号，可支持APB上的非安全传输和安全传输。
PSTRB:一个写选通信号，用于在写数据总线上进行稀疏数据传输。
PPROT每一位代表的作用不同，总结如下表。
| PPORT |
一种保护信号，可支持APB上的非安全传输和安全传输。 |
| PPROT [0]: |
0：普通；1：特权。一些master使用它来指示其处理模式。特权处理模式通常在系统内具有更高级别的访问权限。 |
| PPROT [1]: |
0：安全；1：非安全。这用于需要更大程度区分处理模式的系统中。 |
| PPROT [2]: | 0：数据；1：指令。该位指示事务是数据访问还是指令访问。此指示仅作为提示，并非在所有情况下都是准确的。 |
写选通信号PSTRB使写数据总线上的稀疏数据传输成为可能。
PSTRB信号可以使写数据总线上的数据片段化，即指示数据总线上那几个字节数据有效。
由于数据位最大为32bit，即4个字节。因此PSTRB位宽为4位，每一位对应一个字节，设置为1时，指示该字节数据有效。注意的是，在读操作中，PSTRB所有位必须设置为低电平。
当置为高电平时，写选通脉冲指示写数据总线的相应字节通道包含有效信息。
写数据总线的每八位有一个写选通脉冲，因此 PSTRB [n] 对应于PWDATA [(8n + 7) : ( 8n)]。
下图显示了32位数据总线上的这种关系。
总结：
APB4比APB3又多了两个信号，一个 PPROT 保护信号，一个 PSTRB 写选通信号。
总的来说，APB 读操作时序分为: 无等待，有等待无错误，有等待有错误。
写时序分为： 无等待，有等待无错误，有等待有错误。