APB协议解读及历代协议对比
AMBA协议英文合集免积分下载，来源ARM官方网站
APB（Advanced Peripheral Bus，高级外围总线）协议是ARM公司中AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture，高级微控制器总线）协议的一种。作为AMBA最基础的总线，APB经历AMBA2、AMBA3、AMBA4、AMBA5四代，其中每一代在前一代的基础上都有新增，最新的APB5是向下兼容。现在我们所说的APB总线一般是指APB3。APB使用的目的是实现与外围低功耗设备，低速设备进行数据传输。在APB总线中，唯一的M为APB Bridge,其他的一些低速低功率的外围设备均为Slave。
2.1 APB2
2.1.1 APB2信号描述
| 信号 | 描述 |
|---|---|
| PCLK | 总线时钟，APB协议里所有数据传输均在PCLK上升沿进行 |
| PRESETn | 复位，低电平有效 |
| PSELx | 选通信号，APB Bridge会给每个Slave分配一个PSELx信号 |
| PENABLE | 使能为高时，数据有效 |
| PWRITE | 读写控制，高为写，低为读 |
| PWDATA | 写数据， APB Bridge驱动总线，可以8/16/32位 |
| PRDATA | 读数据，Slave驱动总线，可以8/16/32位 |
2.1.2 写传输
所有数据在PCLK上升沿跳变。
T0-T1：初始状态；
T1-T2：（Setup Phase）Master把地址PADDR和读写控制PWRITE放在总线上，当PWRITE=1时为写。PSEL=1选通某Slave，并且把所要写的数据DATA1放在总线上；
T2-T3：（Access Phase）当PENABLE=1时，Master把DATA1写入该Slave；
T3：数据传输结束，回到初始状态，PENABLE=0，PSEL=0（除非继续传输），PADDR和PWRITE保持状态不变，等待下一次传输再改变，有助于降低功耗。
图2.1写传输时序
2.1.3 读传输
所有数据在PCLK上升沿跳变。
T0-T1：初始状态；
T1-T2：（Setup Phase）Master把地址PADDR和读写控制PWRITE放在总线上，当PWRITE=0时为读。PSEL=1选通某Slave；
T2-T3：（Access Phase）当PENABLE=1时，Master读取DATA1；
T3：数据传输结束，回到初始状态
图2.2读传输时序
2.2 APB3
2.2.1 APB3新增信号描述
| 信号 | 描述 |
|---|---|
| PREADY | 准备，Slave使用该信号延迟APB数据传输 |
| PSLVERR | 错误反馈，Slave非必要支持该信号，不支持时置为低电平 |
2.2.2 等待传输
当PSEL，PENABLE，PREADY均为高电平时，写/读传输数据。
图2.3 （a）无等待和（b）有等待写传输时序
图2.4 （a）无等待和（b）有等待读传输时序
2.2.3 错误响应
PSLVERR只在APB传输的最后一个周期有效， 也就是说当PSEL，PENABLE和PREADY均为1时是有效的，在其他时间是无效的。建议当PSEL，PENABLE和PREADY任何一个为0时，驱动PSLVERR为0。接收到错误的事务可能改变了Slave的状态，也可能没有。当写事务收到错误反馈时，并不意味着Slave寄存器没有更新。接收到错误的读取事务可以返回无效数据，Slave无需将数据总线驱动为全0来处理读取错误。当一些APB模块不支持PSLVERR时，可以将APB Bridge上这个pin接0。
图2.5 写错误响应
图2.6 读错误响应
PSLVERR在系统中的连接映射关系，PSLVERR需要连接到AXI的RRESP/BRESP或者AHB的HRESP信号。
2.3 APB4
2.3.1 APB4新增信号描述
| 信号 | 描述 |
|---|---|
| PSTRB[3:0] | 写选通信号，32位APB数据总线需4个PSTRB，每个对应一个字节 |
| PPROT[2:0] | 读写保护，指示事务正常、特权或安全保护级别，数据访问还是指令访问 |
2.3.2 写选通
当写数据位宽低于设计的数据位宽时，可以通过PSTRB[n]=1指定哪个字节有效，n=0，1，2，3，PSTRB[n]对应PWDATA[(8n + 7):(8n)]，这使得APB稀疏数据传输成为可能。但是读传输必须满足4个PSTRB[n]=0。
2.3.3 读写保护
为了支持复杂的系统设计，通常需要系统中的互连和其他设备提供防止非法交易的保护。对于APB接口，这种保护由PPROT[2:0]信号提供。
| PPROT[2：0] | 保护模式 |
|---|---|
| [0] | 1=特权模式；0=正常模式 |
| [1] | 1=非安全模式；0=安全模式 |
| [2] | 1=指定模式；0=数据模式 |
2.4 APB5
2.4.1 APB5新增信号描述
| 信号 | 描述 |
|---|---|
| PWAKEUP | 唤醒，与APB接口相关的的行为 |
| PAUSER | 用户请求属性，建议最大128bits宽度 |
| PWUSER | 用户写数据属性，建议最大DATA/2宽度 |
| PRUSER | 用户读数据属性，建议最大DATA/2宽度 |
| PBUSER | 用户响应属性，建议最大16bits宽度 |
2.4.2 唤醒信号
- 与PCLK同步，适用于不同时钟域异步采样；
- 可在PSELx前、中、后有效，但建议PREADY在PSELx提前1至少一个周期有效；
- Slave可以在PREADY有效之前接收PWAKEUP有效信号，如果PWAKEUP从未有效，Slave可能死锁；
- 当PWAKEUP和PSELx在同一个周期为高电平，PWAKEUP必须保持有效直至PREADY有效；
- 建议在无进一步传输时，使PWAKEUP无效；
- 没有传输时，PWAKEUP可以先有效再无效，协议允许但不建议；
- 建议Mater和Slave同时设置门控时钟
2.4.3 用户信号
2.5 状态转换
