写在前面：
最近实习项目里用到这2个协议，因此简单整理一下，内容大多来自ARM官方文档与网络上的，我主要做一个整合，加上自己的理解补充，内容来源都会分别标出。如有侵权请指出，立刻删帖。
官方文档入口：AMBA（包括AHB, ASB, APB）

文章目录

1 AMBA总线
2 AHB
- 2.1 一个典型的基于AHB的微控制器
- 2.2 AHB总线互联结构：中心选择器连接master与slave
- 2.3 AHB的关键信号
- 2.4 典例：AHB的传输
- 2.5 AHB的其他问题（持续更新）
3 APB
- 3.1 APB的接口信号
- 3.2 典例：APB传输状态机与信号图
4 AHB和APB的区别与联系
- 4.1 AHB与APB的特性
- 4.2 AHB和APB的适用情况
- 4.3 AHB与APB的联系

1 AMBA总线

内容来源：维基百科词条-Advanced Microcontroller Bus Architecture。

AMBA总线的全称为“高级微处理器总线架构（Advanced Microcontroller Bus Architecture）”，是ARM架构下SoC设计的一种总线架构。AMBA包括AHB（Advanced High-perfomance Bus，高级高性能总线），ASB（Advanced System Bus，高级系统总线），APB（Advanced Peripheral Bus，高级外设总线）。

2 AHB

内容来源：

知乎用户@桔里猫，AHB与APB总线你需要知道的事儿

博客园@feipeng8848，AMBA总线协议AHB、APB

ARM官方文档AHB部分

AHB，Advanced High-performance Bus，高速总线，用来接高速外设。

2.1 一个典型的基于AHB的微控制器

如下图所示，AHB的强大之处在于可以将高速ARM微控制器（High-performance ARM processor）、高带宽的片上RAM（High-bandwidth on-chip RAM）、高带宽的外部存储器接口（High-bandwidth Memory Interface）、DMA总线master等各种拥有AHB接口的控制器连接起来构成一个完整的SoC系统。其中一个特殊的slave是AHB2APB的桥，用于连接APB总线系统。AHB可以成为一个完整独立的SoC芯片的骨架。

2.2 AHB总线互联结构：中心选择器连接master与slave

AHB总线里有：一个仲裁器（Arbiter）用于仲裁多个主设备（Master）同时访问总线的情况；三个多路选择器（地址选择，写数据选择，读数据选择）用于选通master和slave之间的data和addr。
AHB的ADDR没有分读和写的ADDR：AHB是半双工的，读和写不能同时进行，因此性能上比AXI一般来讲是要弱的。

补充：单工，半双工，全双工

单工：数据只在一个方向传播，不能实现双向通信。如电视，广播等。

全双工：允许数据在两个方向上同时传播。如手机通话。

半双工：允许数据在两个方向上传播，但同一时间数据只能在一个方向上传播（不能同时），本质上是切换的单工。如对讲机。

2.3 AHB的关键信号

信号名称	信号方向	信号描述
HGRANTx	输入	总线授权信号，设置为高表示可以用总线
HREADY	输入	Slave的输出，表示传输完成了，可以进行下一次传输
HRESP	输入	Slave的输出，一些额外信息，如成功、失败等
BUSREQ	输出	申请使用总线
LOCK	输出	直接锁定总线，设置为高且不再低之后仲裁器就不会把总线让给其他设备，属于霸道信号
HTRANS	输出	标识传输类型，有NONSEQUENTIAL, SEQUENTIAL, IDLE, BUSY四种状态
HWRITE	输出	标识数据方向，0为读，1为写
HSIZE	输出	标识数据位宽，典型的有8-bit（字节）、16-bit（半字，halfword）、32-bit（字，word），最多可以1024-bit
HBURST	输出	burst的长度，即一次连续传输要传多少个数

除前面表格里的，slave还有个信号HSELx，用于标识当前总线在访问这个slave。

2.4 典例：AHB的传输

上图是总线已经申请到了（BUSREQ -> HGRANTx=1），之后（T1）首先将HTRANS[1:0]，HADDR[31:0]，HBURST[2:0]设置好放到总线上，这里burst4个；（T2）把HWDATA[31:0]设置好放总线，即DATA是比ADDR慢一个周期的；（T3之后）每个数据传输完成都会收到HREADY=1。
发新的ADDR时，若HTRANS为BUSY，则要把ADDR保留/重复一个周期（T3上升沿检测到BUSY，则ADDR重复0x24）。T3之后检测到HREADY没有变高时，HTRANS、HADDR、HWDATA要保留当前值，等待slave传回来的HREADY变高了，再传新的信号（T6上升沿检测到HREADY=0，这几个都保留原值，没传新的）。

2.5 AHB的其他问题（持续更新）

（1）HSIZE是什么，怎么用？
HSIZE表示的是一次传输的数据包大小/位宽，有8/16/32/…/1024 bit。传输的数据位宽（Master -> slave，主要取决于slave的数据带宽）和总线位宽可以不一样，借助HSIZE可以实现总线和slave数据位宽的匹配。如下图，总线位宽比较低，是32bit，而我们需要一个高带宽的slave，是64bit的，HSIZE就设置为64bit来告诉总线一个数是64bit的。总线的处理就是，第一个数放到slave的DATA[31:0]，第二个数放到slave的DATA[63:32]（顺序可能相反），两个整合在一起再把64位整体传给slave。

（2）既然每次（每个beat）master都要传对应的地址，slave接收到地址之后对应进行读/写操作，为什么需要还要HBURST信号来告诉slave有几个burst？
一般来说，确实slave按部就班根据地址操作就行了。但是对于有的slave，提前知道了burst长度有助于提高效率，比如提前腾出burst长度的buffer。

（3）什么是AHB lite？
当总线只允许有一个主设备Master时，那么AHB只有一个master，也不需要仲裁器arbiter了，这就是AHB lite。

3 APB

内容来源：

知乎用户@桔里猫，AHB与APB总线你需要知道的事儿

博客园@feipeng8848，AMBA总线协议AHB、APB

ARM官方文档AHB部分

APB，Advanced Peripheral Bus，高级外设总线，主要应用在低带宽的外设上，如UART，I2C，中断控制、定时器、GPIO等。对性能要求不高，主要是低功耗。

3.1 APB的接口信号

APB的架构不像AHB那样是多主设备的架构，APB只有唯一的主设备APB桥（与AXI或AHB相连），因此不需要仲裁一些BUSREQ，GRANT，接口信号很简单。下图是一个典型的慢速APB Slave需要的接口。

信号名称	信号方向	信号描述
PSELx	输入	总线选通
PENABLE	输入	标识可以访问该slave

只有PSELx = 1 & PENABLE = 1时才可以读数据。APB只有一个master（APB桥），因此无需等待周期和回应信号，控制逻辑简单。

3.2 典例：APB传输状态机与信号图

IDLE状态：没有传输操作，也没有选中任何从设备。
SETUP状态：当有传输要进行时，PSELx = 1（PENABLE不变还是0），进入SETUP状态，该状态只持续一个周期。当PCLK的下一个上升沿到来时，PENABLE=1且进入ENABLE状态。
ENABLE状态：相比于SETUP状态，PADDR、PSEL、PWRITE不变，PENABLE设为1。ENABLE状态也只持续一个周期。

可以看到，APB固定两个周期完成一次读或写操作。在ENABLE状态之后，若没有传输要进行，则进入IDLE状态等待；若有连续的传输，则直接进入下一次SETUP状态。
下图是往外设写一个数据的例子：

4 AHB和APB的区别与联系

4.1 AHB与APB的特性

AHB：

高性能（High performance）
并发操作（Pipelined operation）
支持多个总线主设备（Multiple bus masters）
支持突发传输（Burst transfers）
支持分段传输（Split transactions）
单个时钟周期主设备接管（Single-clock bus master handover）
单个时钟边沿操作（Single-clock edge operation）
非三态的实现方式（non-tristate implementation）
可配置64位，128位总线宽度（wider data bus condigurations-64/128 bits）
支持字节、半字和字的传输

APB：

低功耗（Low power），尤其在非外设总线活动时APB的接口零功耗
锁存的地址和控制（Latched address and control）
接口简单（Simple interface），控制逻辑简单，只有4个控制信号
适用许多外设（Suitable for many peripherals）
两个时钟周期传输
无需等待周期和回应信号

4.2 AHB和APB的适用情况

AHB接口一般用于：

总线主设备（bus masters）
片上存储模块（on-chip memory blocks）
外部存储接口（external memory interfaces）
带有FIFO接口的高带宽外设（high-bandwidth peripherals with FIFO interfaces）
DMA从设备外设（DMA slave peripherals）
APB接口一般用于：
简单的寄存器分布的从设备（simple register-mapped slave devices）
非常低功耗的接口，尤其是时钟无法全局分布时（very low power interfaces where clocks cannot be globally routed）
集合总线为窄位宽的外设，来避免每次都加载系统总线（grouping narrow-bus peripherals to avoid loading the system bus）

4.3 AHB与APB的联系

APB架构上的master即APB桥，可以作为AHB的一个slave进行数据传输。下图表示AHB对APB的一次突发读数据：

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