AMBA总线协议之APB与AHB接口协议

本文主要是介绍AMBA总线协议之APB与AHB接口协议，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

文章目录

• • 概述
  • 1.AHB接口
  • • AHB的组成
    • AHB基本信号
    • AHB基本传输
    • AHB transfer传输
    • AHB burst传输
  • 2.APB接口
  • • 基本信号
    • 传输时序图
    • 写操作
    • 读操作

概述

AMBA高级处理器总线架构，不同的速率要求构成了高性能SOC设计的通信标准：

• AHB高级高性能总线
• APB高级外围总线
• AXI高级可拓展接口

AHB：主要是针对高速率、高频宽及快速系统模块所设计的总线，可以连接在如微处理器、芯片上或芯片外的内存模块和DMA等高效率总线；

APB：主要应用在低速且低频率的外围，可针对外围设备做功率消耗及复杂接口的最佳化；APB在AHB和低带宽的外围设备之间提供了通信桥梁，所以APB是AHB的耳机拓展总线；

AXI：高速度、高带宽、管道化互联、单向通道，只需要首地址、读写并行、支持乱序、支持非对齐操作、

1.AHB接口

AHB的组成

• Maste(总线主机)r：能够发起读写操作，提供地址和控制信号。同一时间只有1个Master可以处于有效状态并能使用总线；
• Slave(总线从机)：在给定的地址范围内对读写操作作响应，并对Master返回成功、失败或者等待等状态；
• Arbiter(仲裁器)：负责保证总线上一次只有一个Master工作。仲裁协议是规定的，但是仲裁算法可以依据应用决定；
• Decoder(解码器)：负责对地址进行解码，并提供片选信号到个Slave；
• 每个AHB都需要一个仲裁器和一个中央解码器。

AHB基本信号

AHB基本传输

• 具有两个阶段：地址周期和数据周期；
• 地址周期（AP）,只有一个周期；
• 数据周期（DP），有HREADY信号决定需要几个周期；
• 流水线传送；
• 遵循先是地址周期，然后是数据周期。
  

图解：

• 先发送地址和控制信号（HTRANS、HBURST、HSIZE等）；
• 发送地址信号只能是一拍，发送数据可以多拍
• 有效的写入和读出数据都发生在HREADY信号拉高的周期里。

AHB transfer传输

图解：

• 图中HBURST指定的是INCR类型，是连续地发送数据的burst类型；
• HTRANS中指定了NONSEQ（表示这是连续发送的数据里面的第一个数据）、BUSY（准备发送数据，但是还没准备好发）、SEQ（传输过程里面的数据）；
• HTRANS信号指定为BUSY时，那一拍的数据就不会发送；

AHB burst传输

图解：

• HBURST指定的是INCR4类型，表示要连续发送4个数据；
• 注意图中的读写时序不是表示既可以读又可以写，只是分别表示读和写的时序，读写不同时发生；

2.APB接口

• 主要应用在低带宽的外设上，如UART、I2C，它的架构不像AHB总线是多主设备的结构；
• APB总线的唯一主设备是APB桥（与AXI或APB相连），因此不需要仲裁一些request、grant信号。
• APB协议不是流水操作，固定周期完成一次读或写的操作；
• 特性：两个时钟周期完成一次传输，无需等待周期和回应信号。

基本信号

• PCLK：时钟信号；
• PADDR：地址线；
• PWRITE：读写操作线，为1时写，为0时读；
• PSEL：
• PENABLE：允许读写操作信号线；
• PWDATA/PRDATA：读写数据线。

传输时序图

• 系统初始化为IDLE状态，此时没有传输操作，也没有选中任何模块；
• 当有传输要进行时，PSELx 拉高，但PENABLE为低，系统进入SETUP状态，并且会在SETUP状态停留一个周期。
• 当PCLK的下一个上升沿到来时，系统会进入ENABLE状态；
• 系统进入ENABLE状态时，SETUP状态的PADDR、PSELx、PWRITE不变，将PENABLE信号拉高。传输只会在ENABLE状态维持一个周期。
• 之后若是还有传输进行，就进入SETUP状态；若没有，则进入IDLE 状态。
  

写操作

注意：

• 写数据线（PWDATA）是同写信号线变化(PWRITE)的，而不是同PENABLE信号线变化（区别于读操作）；
• PENABLE在写操作周期结束后，会同PSEL一同拉低，除非有需要立即跟随下一次传输；
• 协议里面规定，为了降低能耗，PADDR（地址线）和PWRTE（写操作线）可以在一次操作后不发生变化，不做跳变，直到下一次读写操作。

读操作

注意：

• 读数据信号线是同PENABLE信号线同时跳变；

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