AMBA总线协议之APB与AHB接口协议
作者：互联网
文章目录
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
| 信号 | 描述 |
|---|---|
| HCLK | 时钟信号 |
| HRESETn | 复位信号，低有效 |
| HADDR[31:0] | 32位系统地址总线 |
| HTRANS | 传输类型，包括NONSEQ(连续传输的首个数据)、SEQ（连续传输的中间数据）、IDLE（空闲周期）、BUSY（准备发送数据，但是还没准备好发，即不发送当前这一拍数据） |
| HWRITE | 传输方向，信号为高（1)时为写操作，为低（0）时表示读操作 |
| HSIZE[2:0] | 传输单位 |
| HBURST[2:0] | 传输的burst（突发）类型，包括SINGLE（单个）、INCR（连续）、WRAP4、INCR4（连续发起4个）等 |
| HWDATA[31:0] | 写数据总线，从Master到Slave |
| HREADY | 传输完成，Slave应答Master是否读写操作完成，信号为高（1）表示传输完成，为低（0）则需要延长传输周期 |
| HRESP[1:0] | 传输响应，Slave应答当前传输状态，四种不同的响应：OKAY、ERROR、RETRY、SPLIT |
| HRDATA | 读数据总线，从Slave读到Master |
| HSELx | 从机选择，由译码器控制，每个Slave都有自己独立的从机控制信号，表示当前传输是否发送给选择的从机 |
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；
标签：AHB,周期,接口协议,总线,传输,信号,APB 来源： https://blog.csdn.net/SummerXRT/article/details/118077270