介绍：APB 是 AMBA 3 协议家族的一部分。它提供了一个低成本接口，该接口经过优化以实现最小功耗并降低接口复杂性。APB 可与任何低带宽且不需要流水线总线接口（APB 具有非流水线协议）高性能的外设接口。

  • 所有信号转换仅与时钟的上升沿相关，以便轻松将 APB 外设集成到任何设计流程中。每次传输至少需要两个周期。

  • APB 可以与 AMBA 高性能总线 Lite（AHB-Lite）和 AMBA 高级可扩展接口（AXI）接口。

1.传输

  • 1）写传输
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写操作传输的写入地址、写入数据、写入信号和选择信号均在时钟上升沿开始。

传输过程：
传输的第一个时钟周期称为设置阶段。下一个时钟沿之后，使能信号PENABLE被拉高，这表示数据传输正在进行，地址、数据和控制信号在整个访问阶段都保持有效，传输在该周期结束时完成发送。在传输结束时，使能信号 PENABLE发送使能会被重新拉低。选择信号PSEL也会变为低电平，除非紧接着要对同一个外设进行另一次传输。

PENABLE发送使能延长传输距离原理
在数据发送阶段，当PENABLE为高电平时，可以通过将PREADY拉低来延长传输，此时就要保证在PR拉低时PE必须为高来保证数据发送的状态，反之如果PE发送使能如果为低，PR不起任何作用，可以算便设置状态。以下信号在额外的周期内保持不变：
• 地址，PADDR
• 写信号，PWRITE
• 选择信号，PSEL
• 使能信号，PENABLE
• 写入数据，PWDATA。
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  • 2）读传输
    读传输在读数据前也要像写数据那样先写入从机的地址，后续才能从从机中读取，地址、写、选择和使能信号的时序跟写一样，下面延长读取传输时间与写的时候一致。
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  • 3）错误传输

可以使用 PSLVERR 来指示 APB 传输中的错误情况，读写过程都可能出现错误，PSLVERR 只有在 APB 传输的最后一个周期才被认为是有效的，这时 PSEL、PENABLE 和 PREADY 都是高电平。建议（但不是必须）在 PSLVERR 没有被采样时将其拉低，也就是当 PSEL、PENABLE 或 PREADY 中的任意一个为低电平时。

收到错误的事务，可能会也可能不会改变外设的状态。这取决于具体的外设，两种情况都是可以接受的，当写事务收到错误时，这并不意味着外设内的寄存器没有被更新，收到错误的读事务可能会返回无效数据。对于读错误，外设没有要求必须把数据总线拉到全零。APB 外设不需要支持 PSLVERR 引脚，这对现有和新的 APB 外设设计都是一样的，如果外设没有这个引脚，那么 APB 桥的相应输入就会被拉低。
写传输错误：
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读传输错误：
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  • PSLVERR 的映射
    在桥接时：
    从 AXI 到 APB：APB 错误会映射回 RRESP/BRESP = SLVERR。这是通过将 PSLVERR 映射到 AXI 信号实现的，其中 RRESP[1] 用于读取，BRESP[1] 用于写入。
    从 AHB 到 APB：PSLVERR 会映射回 HRESP = ERROR，适用于读写操作。这是通过将 PSLVERR 映射到 AHB 信号 HRESP[0] 实现的。

2.状态转换

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状态机通过以下状态运行：
IDLE：这是 APB 的默认状态。
SETUP：当需要传输时，总线会进入 SETUP 状态，此时适当的选择信号 PSEL被拉低。总线在 SETUP 状态下只保持一个时钟周期，并且在下一个时钟上升沿总是转入 ACCESS 状态。
ACCESS：在 ACCESS 状态下使能信号PENABLE被拉高（高有效）。从 SETUP 状态过渡到 ACCESS 状态时，地址、写、选择和写数据等信号必须保持稳定。从 ACCESS 状态的退出由从器件的 PREADY 信号控制：如果从器件将 PREADY 保持为 LOW，那么外设总线将保持在 ACCESS 状态。
PREADY ：如果 PREADY 被从设备拉高，那么 ACCESS 状态会结束，并且总线会返回到 IDLE 状态，如果不需要更多传输的话。或者，如果紧接着还有传输，总线会直接进入 SETUP 状态。

3.信号描述

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  • 时钟信号：上升沿为有效沿
  • 复位信号： 低电平复位，高电平复位无效
  • 地址信号：32位的地址总线
  • 选择信号：从设备被选中，并且需要进行数据传输。每个从设备都有一个PSELx信号。
  • 使能信号：使能发送接收数据
  • 方向信号：当信号为高电平时表示 APB 写操作，为低电平时表示 APB 读操作。
  • 写数据信号：主机写数据到从机
  • 就绪信号：从机设备准备好需要发送数据，将进入就绪。
  • 读数据信号：从机发送数据给主机
  • 标志信号：这个信号表示传输失败。APB 外设不需要支持 PSLVERR 引脚。这对于现有和新的 APB 外设设计都是一样的。如果某个外设没有这个引脚，那么 APB 桥的相应输入就接地（低电平）处理。