APB——(Advanced Peripheral Bus)

APB (Advanced Peripheral Bus)

APB(Advanced Peripheral Bus)，外围总线的意思。该总线协议是ARM公司提出的AMBA总线结构之一，几乎已成为一种标准的片上总线结构。APB主要用于低带宽的周边外设之间的连接，例如UART、1284等，它的总线架构不像AHB支持多个主模块，在APB里面唯一的主模块就是APB 桥。其特性包括：两个时钟周期传输；无需等待周期和回应信号；控制逻辑简单，只有四个控制信号。

一.特点：

① 可工作在高频下；
② 协议简单：无复杂的时序；
③ 同步总线：总线上所有的transaction（读写操作）都依赖于时钟的上升沿；
④ 一主多从：一般情况下，APB挂在AHB总线系统下，通过AHB-APB Bridge将事务在AHB总线系统之间进行转化，此时Bridgre即为APB的master，其他的外围设备均为slave。
⑤ 接口简单：相对应AXI、AHB来说，接口比较简单；
⑥ 低功耗
⑦ 可连接多种外围设备：I2C、SPI、Timer、Keypad、UART

它的架构不像AHB总线是多主设备的架构，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。

二.状态图

APB上的传输可用如图所示的状态图来说明。

1、IDLE：系统初始化状态，此时没有传输操作，也没有选中任何从模块。
2、SETUP：启动状态，当有传输要进行时，PSELx=1,，PENABLE=0，系统进入SETUP状态，并只会在SETUP状态停留一个周期。当PCLK的下一个上升沿到来时，系统进入ENABLE状态。
3、ENABLE：在总线进入SETUP状态的下一个时钟上升沿处，需将PENABLE信号拉高进入ENABLE状态。在这个上升处，master必须保持PADDR、PSEL、PWRITE不变。传输也只会在ENABLE状态维持一个周期，在经过SETUP与ENABLE状态之后就已完成。之后如果没有传输要进行，就进入IDLE状态等待；如果有连续的传输，则进入SETUP状态。

三.写传输

T2: 上升沿后，master将选择信号PSEL拉高，同时将地址信号PADDR，读写控制信号PWRITE，以及写数据PWDATA驱动到总线上。此时总线开始进入SETUP状态。
T3：master将PENABLE信号拉高，切保持PADDR、PWRITE、PSEL线上的信号稳定不变。总线进入ENABLE状态。slave在这个上升沿处将地址信号和读写使能信号采样下来（slave会不断检测这些信号，t3发现PSEL为高，采样PADDR和PWRITE，判断是读还是写，在t4采数据）。
T4：slave从PWDATA线上采样数据，写操作完成。之后将PSEL和PENABLE拉低，其他信号保持不变。

写逻辑推荐写法：
1 assign wr = psel & pwrite & (penable);
2 always @(posedge pclk or negege present)
3 begin
4 if(!presetn)
5 begin
6 REG_A <= 32’h0;
7 end
8 else if(wr & paddr = REG_A_ID) //T3之后
9 begin
10 REG_A <= pwdata;
11 end
12 end

四、读传输

T2：同写操作
T3：同写操作
T3上升沿过后：对应的slave要将读取的数据驱动到PRDATA线上，并且保持稳定。
T4：master从PRDATA线上采数据，读操作完成。之后将PSEL和PENABLE拉低，其他信号保持不变。
（不可以在T3采PWDATA）
写操作：T2-T4之间，PADDR, PWRTE, PSEL, PWDATA一定保持不变。
读操作：T2-T4之间，PADDR, PWRTE, PSEL,一定保持不变。
T3-T4之间，PRDATA保持不变。

读逻辑推荐写法：
1 assign rd = psel & (~pwrite) & (~penable) ;
2 always @(*)
3 begin
4 if(rd) //setup
5 begin
6 case(paddr)
7 REG_A_ID : prdatanxt = REG_A;
8 REG_B_ID : prdatanxt = REG_B;
9 ……
10 default : prdatanxt = 32’h0;
11 endcase
12 end
13 else
14 begin
15 prdatanxt = 32’h0;
16 end
17 end
18 always @(posedge pclk or negege present)
19 begin
20 if(!presetn)
21 begin
22 prdata <= 32’h0;
23 end
24 else begin
25 prdata <=prdatanxt;
26 End
27 end

对于APB slave，只有PRDATA是输出，其他都是输入

reset和clock来于系统