一、APB 協(xié)議詳解

讀操作流程

APB 讀操作的具體步驟如下：

SETUP 階段：主設(shè)備驅(qū)動(dòng) PADDR 信號(hào)指定要讀取的地址，驅(qū)動(dòng) PSELx 信號(hào)選擇目標(biāo)從設(shè)備，并將 PWRITE 信號(hào)置低表示讀操作。此時(shí) PENABLE 信號(hào)保持低電平。

ENABLE 階段：主設(shè)備將 PENABLE 信號(hào)置高，啟動(dòng)讀操作。從設(shè)備檢測(cè)到 PENABLE 信號(hào)有效后，將讀取的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)到 PRDATA 總線上，并將 PREADY 信號(hào)置高表示數(shù)據(jù)就緒。

數(shù)據(jù)采集：主設(shè)備在檢測(cè)到 PREADY 信號(hào)有效后，從 PRDATA 總線上采集數(shù)據(jù)，完成讀操作。

寫操作流程

APB 寫操作的步驟如下：

SETUP 階段：主設(shè)備驅(qū)動(dòng) PADDR 信號(hào)指定要寫入的地址，驅(qū)動(dòng) PSELx 信號(hào)選擇目標(biāo)從設(shè)備，將 PWRITE 信號(hào)置高表示寫操作，并將寫入的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)到 PWDATA 總線上。此時(shí) PENABLE 信號(hào)保持低電平。

ENABLE 階段：主設(shè)備將 PENABLE 信號(hào)置高，啟動(dòng)寫操作。從設(shè)備檢測(cè)到 PENABLE 信號(hào)有效后，讀取 PWDATA 總線上的數(shù)據(jù)，并將 PREADY 信號(hào)置高表示寫操作完成。

操作完成：主設(shè)備在檢測(cè)到 PREADY 信號(hào)有效后，認(rèn)為寫操作已完成，可以開始下一個(gè)傳輸周期。

等待狀態(tài)處理

當(dāng)從設(shè)備需要更多時(shí)間來完成操作時(shí) (如訪問慢速存儲(chǔ)器)，可以通過拉低 PREADY 信號(hào)來插入等待狀態(tài)。主設(shè)備在 ENABLE 階段會(huì)持續(xù)監(jiān)測(cè) PREADY 信號(hào)，只有當(dāng) PREADY 信號(hào)有效時(shí)才會(huì)完成當(dāng)前傳輸周期。這種機(jī)制使 APB 能夠適應(yīng)不同速度的外設(shè)，提高了總線的靈活性。

錯(cuò)誤處理

APB 協(xié)議定義了 PSLVERR 信號(hào)用于指示傳輸過程中是否發(fā)生錯(cuò)誤。當(dāng)從設(shè)備檢測(cè)到錯(cuò)誤條件時(shí) (如訪問非法地址)，可以將 PSLVERR 信號(hào)置高。主設(shè)備在檢測(cè)到 PSLVERR 信號(hào)有效后，可以采取相應(yīng)的錯(cuò)誤處理措施，如重試操作或報(bào)告錯(cuò)誤。

二、APB 與其他 AMBA 總線的比較

APB vs AHB

設(shè)計(jì)目標(biāo)：APB 專為低速外設(shè)設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)簡(jiǎn)單性和低功耗；AHB (Advanced High-performance Bus) 則針對(duì)高性能應(yīng)用，支持高速數(shù)據(jù)傳輸和突發(fā)傳輸。

傳輸機(jī)制：APB 采用兩階段傳輸機(jī)制，而 AHB 采用多周期傳輸機(jī)制，支持更復(fù)雜的傳輸模式。

信號(hào)復(fù)雜度：APB 的信號(hào)集相對(duì)簡(jiǎn)單，而 AHB 的信號(hào)集更復(fù)雜，包括更多的控制信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)。

應(yīng)用場(chǎng)景：APB 適用于連接 UART、GPIO 等低速外設(shè)；AHB 適用于連接 CPU、內(nèi)存控制器、高速外設(shè)等。

APB vs AXI

設(shè)計(jì)目標(biāo)：AXI (Advanced eXtensible Interface) 是 AMBA 4.0 規(guī)范中引入的新一代總線協(xié)議，專為高性能、高帶寬應(yīng)用設(shè)計(jì)，支持亂序傳輸和非阻塞事務(wù)；APB 則保持了簡(jiǎn)單性和低功耗的特點(diǎn)。

傳輸方式：AXI 采用分離的地址和數(shù)據(jù)通道，支持并發(fā)傳輸；APB 則采用共享總線結(jié)構(gòu)，地址和數(shù)據(jù)在同一總線上分時(shí)傳輸。

性能：AXI 的性能遠(yuǎn)高于 APB，適合用于高速數(shù)據(jù)傳輸和復(fù)雜系統(tǒng)；APB 則適用于對(duì)性能要求不高的低速外設(shè)。

APB 的優(yōu)勢(shì)與局限性

優(yōu)勢(shì)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)成本低；功耗低，適合電池供電的嵌入式系統(tǒng)；易于理解和使用，降低了開發(fā)難度。

局限性：傳輸效率較低，不適合高速數(shù)據(jù)傳輸；不支持并發(fā)傳輸和亂序處理，難以滿足復(fù)雜系統(tǒng)的需求。