1 - APB引言：

首先考慮一下以下的場(chǎng)景：

有一個(gè)水果店，只賣三種水果，分別是草莓、藍(lán)莓和蘋果。水果店按照客人購(gòu)買量進(jìn)行 水果的進(jìn)貨 。 廠商根據(jù)水果店的要求 ，提供對(duì)應(yīng)數(shù)量的水果并 運(yùn)送到水果店 。

每次交易如下：

水果店根據(jù)需求使用****大喇叭廣播 自己的訂單需求 ，說(shuō)出想要訂貨的數(shù)量， 對(duì)應(yīng)廠商提供水果上門 ，水果店簽收。

使用這條水果運(yùn)輸總線類比AMBA總線的APB****總線：

概念1: 主機(jī)（Master）

訂單的發(fā)起只能由 水果店發(fā)起 ,所以水果店在這條水果運(yùn)輸總線里面運(yùn)輸水果占有主動(dòng)地位。

類比：

在APB總線里面，數(shù)據(jù)的傳輸只能由主機(jī)發(fā)起，其他部分響應(yīng)主機(jī)操作。

概念2：從機(jī)（Slave）

當(dāng)水果店發(fā)起訂單之后，和訂單匹配的廠家需要 提供對(duì)應(yīng)的水果送到水果店 。這里面的廠家 只能根據(jù)要求送水果 ，自己不能隨便向水果店送水果（沒(méi)有主動(dòng)的權(quán)限）。

類比：

在APB總線里面，數(shù)據(jù)的回復(fù)由從機(jī)完成，從機(jī) 只能完成主機(jī)發(fā)起的操作 ，自己不能發(fā)起操作然后完成操作。

概念3：?jiǎn)沃鳈C(jī)（Single Master）

在這條水果運(yùn)輸總線里面，當(dāng)前只有一個(gè)水果店，也只有這個(gè)水果店可以發(fā)起訂單需求，所以在 這條水果運(yùn)輸總線里面，只有一個(gè)主機(jī)（按上圖來(lái)說(shuō)）。

類比：

在APB總線里面， 有且只有一個(gè)主機(jī)可以連接到APB總線接口 ，其他的只能連接從機(jī)（外設(shè)），所以 APB總線只支持單主機(jī)模式 。

概念4：總線協(xié)議（Bus Protocol）

在這條水果運(yùn)輸總線里面，水果店按照自己的需求，發(fā)起訂單，廠商提供水果，水果店確認(rèn)收到 。 這一個(gè)完整的流程以及順序被稱為水果總線在傳輸水果的協(xié)議。

類比：

在APB總線里面，主機(jī)先發(fā)起要訪問(wèn)的外設(shè)地址，外設(shè)根據(jù)要求返回?cái)?shù)據(jù)，主機(jī)收到數(shù)據(jù)，這一個(gè)完整的流程被稱為APB總線協(xié)議。

所以我們可以根據(jù)上面得出 （ 單主機(jī) ） 總線的正式概念 ：

總線是被總線上所有的部件所共享的一組通路（連線），對(duì)于單主機(jī)來(lái)說(shuō)，如果該主機(jī)想要與其中的外設(shè)部件進(jìn)行通信（獲得數(shù)據(jù)），需要將地址（廠商名字）、數(shù)據(jù)（水果）、命令（進(jìn)貨還是退貨）放到總線上，其他的從機(jī)部件對(duì)總線上的數(shù)據(jù)進(jìn)行偵聽，檢查地址數(shù)據(jù)和命令的是否與自己相關(guān)，然后 相關(guān)部件做出響應(yīng) 。

概念5： 命令總線、數(shù)據(jù)總線、地址總線

在這條水果運(yùn)輸總線里面，水果店按照自己的需求,使用大喇叭發(fā)出進(jìn)貨還是退貨（命令）、哪個(gè)廠家（地址）、退貨的水果或者進(jìn)貨的水果（數(shù)據(jù)）。

類比：

在APB總線中，有地址線（PADDR），命令線（PWRITE、PENABLE、PESEL）和數(shù)據(jù)線（PRDATA、PWDATA）。

PS：舉的例子和APB不是一一完全對(duì)應(yīng)，但是表達(dá)的意思相同

2 - APB總線協(xié)議詳解：

2-1 APB在SOC內(nèi)使用的部分：

如圖：

CPU ： CPU是操作的發(fā)起者，CPU發(fā)起讀寫外設(shè)數(shù)據(jù)的操作。

APB_Interconnect :根據(jù)上文所說(shuō)的總線協(xié)議和傳輸信號(hào)的要求，構(gòu)建出來(lái)的設(shè)計(jì)實(shí)體，該實(shí)體接收CPU發(fā)出的數(shù)據(jù)和指令，然后廣播到每一個(gè)外設(shè)部件。

**SLAVE：對(duì)APB_interconnect輸出數(shù)據(jù)和指令進(jìn)行響應(yīng)。

**

Q1 : 是否可以不需要APB_interconnect，APB_Interconect的作用是什么？

如上圖，當(dāng)CPU只有一個(gè)外設(shè)，那么直接可以和外設(shè)相連，不需要APB_Interconect。此時(shí)CPU的發(fā)出的指令和操作只會(huì)發(fā)給URT0，不需要地址來(lái)仲裁。如下圖：

但是當(dāng)CPU需要連接多個(gè)外設(shè)的時(shí)候（CPU只管發(fā)出地址和命令），根據(jù) CPU地址范圍分配表 ：

（1）APB_Interconect對(duì)每一個(gè)外設(shè)設(shè)置地址，然后APB_Interconect根據(jù)CPU發(fā)出的地址，選中對(duì)應(yīng)地址的外設(shè)，把CPU的地址和指令傳輸?shù)皆撏庠O(shè) [地址路由仲裁]。

結(jié)論： 是否需要APB_interconnect根據(jù)應(yīng)用而定 ，如果只是單個(gè)的外設(shè)連接CPU（很少出現(xiàn)），可以直接連接CPU和外設(shè)通過(guò)APB總線。不需要APB_Interconect， 但是當(dāng)外設(shè)數(shù)目變多 ，自然而然的就引入了 不同外設(shè)的區(qū)分， 所以當(dāng)多個(gè)外設(shè)的時(shí)候，需要引入APB_Interconect來(lái)做這些相關(guān)的處理。

用水果店類比：水果店用大喇叭發(fā)出訂單，所有的水果廠家進(jìn)行偵聽，然后響應(yīng)訂單，**或者假如水果廠家沒(méi)有偵聽裝置，可以在水果店和水果廠家之間加一個(gè)Interconect，**這個(gè)Interconect的作用是當(dāng)收到某一個(gè)廠家的名字時(shí)，根據(jù) 廠家名字和地址的關(guān)系 ，把需求 單獨(dú)發(fā)送給對(duì)應(yīng)的廠家，專門通知供應(yīng)廠家 （也就是選中外設(shè)）。

2-2 APB總線接口： （AMBA APB 2.0）

根據(jù)上圖，結(jié)合之前的類比和概念我們基本就可以知道APB該怎么運(yùn)行。

2-3 APB Bridge示意接口（APB_Interconect）

根據(jù)AMBA APB手冊(cè)，截取APB Bridge接口：

圖左邊的接口System Bus Slave Interface，連接APB 主機(jī)（即上面的CPU），這個(gè)接口也是APB完整的接口，包含上面舉例的信號(hào)。圖右邊和左下面的接口連接多個(gè)SLAVE， 其中PSELn有多個(gè) ，每個(gè)對(duì)應(yīng)不同的SLAVE。其他信號(hào)對(duì)于SLAVE是一致的，因?yàn)?strong>PSELn已經(jīng)可以選中不同的SLAVE來(lái)接收傳輸?shù)墓蚕硇盘?hào)了。

2-4 APB BUS時(shí)序圖（AMBA APB 2.0手冊(cè)）

寫傳輸：

如上時(shí)序圖，主機(jī)在T2時(shí)刻把所要訪問(wèn)的 地址，命令和數(shù)據(jù)全部放到APB總線上 ，沿著組成APB的接口的金屬線 傳播到從機(jī)接口處 。在T3時(shí)刻， 從機(jī)發(fā)現(xiàn)自己的PSEL信號(hào)為高 ，就知道 主機(jī)選擇它來(lái)處理數(shù)據(jù)的寫操作 ，此時(shí)從機(jī)內(nèi)部準(zhǔn)備好處理數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備動(dòng)作，在T4時(shí)刻，從機(jī) 完成總線上數(shù)據(jù)采樣并進(jìn)行內(nèi)部數(shù)據(jù)處理 。

WriteEnable = PSEL & (!PENABLE) & PWRTIE ;
或者
WriteEnable = PSEL & PENABLE & PWRTIE ;


always @ (posedge PCLK or negedge PRESETn)
begin
  if(~PRESETn)
  begin
    reg_paddr  <= 'h0 ;
    reg_pwdata <= 'h0 ;
  end
  else if(WriteEnable)
  bein
    reg_paddr  <= PADDR ;
    reg_pwdata <= PWDATA ;   
  end
end


TODO:
外設(shè)內(nèi)部處理數(shù)據(jù)

讀傳輸：

如上時(shí)序圖，主機(jī)在T2時(shí)刻把所要訪問(wèn)的 地址，命令和數(shù)據(jù)全部放到APB總線上 ，沿著組成APB的接口的金屬線 傳播到從機(jī)接口處 。在T3時(shí)刻， 從機(jī)發(fā)現(xiàn)自己的PSEL信號(hào)為高 ，就知道 主機(jī)需要它內(nèi)部的數(shù)據(jù)（PWRITE ==0） ，此時(shí)從機(jī)內(nèi)部準(zhǔn)備好 返回?cái)?shù)據(jù)并把返回的數(shù)據(jù)放在數(shù)據(jù)總線上 ，在T4時(shí)刻，主機(jī) 完成總線上數(shù)據(jù)采樣得到需要的數(shù)據(jù) 。

ReadEnable = PSEL & (!PENABLE) & (!PWRTIE)
always @ (posedge PCLK or negedge PRESETn)
begin
  if(~PRESETn)
  begin
    reg_paddr  <= 'h0 ;
    reg_prdata <= 'h0 ;
  end
  else if(ReadEnable)
  bein
    reg_paddr  <= PADDR ;
    reg_prdata <= 外設(shè)內(nèi)部產(chǎn)生的數(shù)據(jù) ;   
  end
end
assign PRDATA = reg_prdata ;

2-5 APB BUS的優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，時(shí)序簡(jiǎn)單，用在不需要高性能總線的外設(shè)上。

**缺點(diǎn)：每個(gè)數(shù)據(jù)的傳輸都需要兩個(gè)時(shí)鐘周期，這樣的話，APB BUS滿載的帶寬也只有50%，帶寬利用率不高。

**