APB4总线介绍

1. 简介

   1.1 APB总线介绍
   APB总线是AMBA协议家族的一部分，此协议定义了一套低成本接口，此接口功耗消耗最少，而且接口复杂度小。
   APB总线操作不是流水的，所以只能连接一些对性能要求不高的低带宽周边设备，如果对性能要求高的话，则需要使用AXI总线。
   APB总线能够连接的协议包括 AHB、AHB-Lite、AXI、AXI4-Lite。
   通过APB总线可以配置周边设备的可配置寄存器。

   1.2 APB版本
   APB协议经过了一下几个版本；
   AMBA 2 APB： 此版本定义了接口信号，基本的读写操作，APB桥和APB slave；
   AMBA 3 APB：相比APB2新增了 Wait states 和 Error reporting 功能，对应的增加了PREADY和PSLVERR信号；
   AMBA 4 APB：相比APB3 新增了 Transaction protection 和 Sparse data transfer功能，对应的新增了 PPROT 和 PSTRB 信号。

2. 接口描述

   2.1 APB接口信号
   
   2.2 数据总线
   APB协议由两套独立的数据总线，一个读，一个写。总线位宽最大为32 bits。 但是由于读写总线没有自己独立的握手信号，所以不可能同时出现 读 和 写 操作。要么读，要么写。

3. 传输
   3.1 写传输
   3.1.1 无等待写传输
   
   3.1.2 有等待写传输
   
   有等待写传输，在PREADY为低的时候，PADDR、PWRITE、PSEL、PENABLE、PWDATA、PSTRB、PPROT信号需要保持不变。

   注意：
   在写完之后，写地址、写数据最好保持稳定，不要马上改变，等到下一次传输来的时候再改变，这样做可以减少功耗。

   3.2 写指针
   
   PSTRB[n]对应PWDATA[(8n+7) : (8n)]
   PSTRB[3:0]每bit 对应 写数据8bit；高有效；
   注意：
   在读操作的时候，PSTRB必须全部为0.

   3.3 读传输

   特别注意，一般APB总线读数据从slave读出时，习惯打一拍，保持数据稳定，因此为了满足时序，读操作开始要提前一拍，在SETUP阶段即开始读操作；写操作无此操作。

   3.3.1 无等待读传输
   
   3.3.2 有等待读传输
   
   有等待读传输，在PREADY为低的时候，PADDR、PWRITE、PSEL、PENABLE、PPROT信号需要保持不变。相比写，少了PWDATA、PSTRB。

   3.4 错误上报

   PSLVERR信号用来表示APB传输的过程中发生了错误。这个错误可能发生在读，也可能在写。

   PSLVERR只有在APB传输的最后一拍才会生效，此时PSEL、PENABLE、PREADY信号都为高。
   建议在不需要时，将PSLVERR信号拉低，也就是说在PSEL、PENABLE、PREADY任何一个信号为低的时候，将PSLVERR信号拉低，不强制。

   传输发生错误时，可能改变也可能不改变周边设备的状态。
   写操作发生错误时，不一定意味着没有数据没有写入周边设计寄存器；
   读操作发生错误时，可能读到无效数据；不要求周边设备在读操作发生错误时，将读到数据全部变为0。

   3.4.1 写传输错误
   
   3.4.2 读传输错误
   
   3.4.3 Mapping of PSLVERR

   From AXI to APB：
   APB的PSLVERR 返回到RRESP/BRESP=SLVERR。
   读的时候，PSLVERR mapping到 AXI的RRESP[1];
   写的时候，PSLVERR mapping到 AXI的BRESP[1]。

   From AHB to APB：
   无论读写APB的PSLVERR 返回到 HRESP = ERROR。
   通过将PSLVERR mapping到AHB 的HRESP[0]实现。

   3.5 Protection unit support

   为了实现复杂设计，经常需要对系统中的互联接口和互联设备进行保护保护，以防止非法传输。对于APB接口来说，保护功能通过PPROT[2:0]来实现。

   PPROT[2:0]各bit含义如下：
   PPROT[0]：0：正常访问；1：优先级访问；
   PPROT[1]：0：安全访问；1：非安全访问；【最主要功能】
   PPROT[2]：0：数据访问；1：指令访问；
   当同时又数据和指令一起传输时，一般当做数据传输，除非特别指定为指令传输。
   PPROT最主要的是为了标识安全传输和非安全传输；PPROT[0]和PPROT[2]的含义可以用户重新定义。

4. Operating States

   

   IDLE：APB默认状态；
   SETUP： 当需要传输时，bus将PSELx置高，进入SETUP状态；bus只会在SETUP状态停留1拍，然后进入ACCESS状态；
   ACCESS：PENABLE置高，进入ACCESS状态。在从SETUP状态跳转到ACCESS状态时，address、write、select和write data信号必须保持稳定；

    PREADY拉高后，bus从ACCESS跳出；
           如果没有后续传输时，跳回IDLE态；
           如果有后续传输时，跳回SETUP态；