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  • APB总线

    2021-04-26 22:01:44
    \quad上篇提到APB总线这里详细说明一下。APB总线适合应用于低性能、低数据带宽场景下。它通常需要桥电路将AMBA总线转为APB总线。 以ZYNQ开发为例,结构如图: \quad上图中AXI总线经过AXI APB Bridge转为APB总线。...

    \quad上篇提到APB总线这里详细说明一下。APB总线适合应用于低性能、低数据带宽场景下。它通常需要桥电路将AMBA总线转为APB总线。

    以ZYNQ开发为例,结构如图:
    在这里插入图片描述
    \quad上图中AXI总线经过AXI APB Bridge转为APB总线。APB的每一个接口都对应一个地址并且可配。PS访问对应地址时就会访问对应接口。

    在这里插入图片描述
    它的时序也非常简单:

    PSEL、PENABLE都有效时代表选中设备此时PADDR已经有效。PWRITE高为写低为读。从机的PREADY信号有效时完成一次传输。

    1) 写无等待时序
    在这里插入图片描述
    2) 写等待时序

    在这里插入图片描述
    3) 读无等待时序

    在这里插入图片描述
    4) 读等待时序

    在这里插入图片描述

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  • APB2APB总线同步桥

    2021-06-27 20:27:18
    apb总线跨时钟域传输同步
  • AMBA总线—APB总线协议详解

    千次阅读 多人点赞 2020-03-23 19:42:33
    文章目录一、APB总线介绍1.1.什么是APB总线1.2.典型的基于 AMBA 总线的系统架构1.3.APB信号列表(重点)二、APB总线传输(时序)2.1.APB 状态机2.2.写操作(重要)2.3.读操作(重要)2.4.APB组件接口(重要)2.4.1....

    一、APB总线介绍

    关于总线的一些概念:
      总线:计算机内部和计算机之间传输数据的共用通道。

      总线位宽:总线能够一次性传送的二进制数据位数,例如8bit、16bit、32bit、64bit等。

      总线工作频率:即时钟频率(时钟是系统的心脏)。

      总线带宽:总线数据的传输速率(单位时间内,总线上传送的数据量。即每秒钟传送MB的最大稳态数据传输率),主要用来衡量同步通信工作效率

    例题:假设总线的时钟频率是100MHz,总线的传输周期为4个时钟周期,总线宽度为32位,试求总线上的数据传输率。如要提高数据传输率,可采取什么措施?
    
      解:总线的时钟频率为100MHz,即一个时钟周期为0.01us
          总线的传输周期为0.01us × 4=0.04us
          由于总线的宽度为32bit=4B(字节)
          故总线的数据传输率4B / (0.04us) = 100MBps = 100MB/s     (p = per, ”每”)
          //100*(32/8)/4=100MB/s
    
    总线带宽的两种计算方法
    第一种:带宽 = 时钟频率 × 数据位数
    第二种:带宽 = 数据位数 / 总线传输周期,总线传输周期 = n×时钟周期,时钟周期 = 1 / 时钟频率
    其中n是题目中规定的总线传输周期对应的时钟周期的个数,这种方法也适用于计算数据传输率
    

      波特率:单位时间内传送二进制数据的位数,主要用来衡量异步串行通信的数据传输速率,单位用bps(位/秒)表示,记作波特。

    例题:在异步串行传输系统中,假设每秒传输120个数据帧,其字符格式规定包含1个起始位,7个数据位,1个奇校验位,1个终止位,计算波特率。
      
      解:一帧包含1+7+1+1=10位
         故波特率为10 × 120 = 1200bps = 1200波特
    

    1.1.什么是APB总线

    APB的全称:Advanced Peripheral Bus,即先进外设接口 。AMBA 中的 APB 总线主要用在低速且低功率消耗的外围,在 APB 总线中,唯一的 M 为 APB bridge,其它一些低速和低功率的外围皆为 S。因此 APB 总线不需要有一个像 AHB 一样的仲裁器及其它复杂的线路,也就是说 APB 总线的整个架构较 AHB 简单许多。

    为了使APB容易被整合进大部分的设计流程中, APB规订所有信号必须在时钟上升沿触发时进行传递。

    通常APB总线的组成可看做是由APB BridgeAPB上的从设备两部分组成。

    1. APB Bridge可以锁存总线所有地址、数据和控制信号;并进行二级译码来产生APB从设备选择信号
    2. APB上所有的其他模块都是APB从设备。

    1.2.典型的基于 AMBA 总线的系统架构

    在这里插入图片描述
    APB 总线是 AHB 或者 ASB 系统总线的扩展,便于外设链接到系统总线上。AHB 和 APB 之间有一条桥来链接。

    1.3.APB信号列表(重点)

    在这里插入图片描述
    由上表可以看出,APB信号主要有系统信号(PCLK、PRESETn)、地址(PADDR[31:0])和控制信号(PENABLE、PWRITE、PSELx)、数据信号(WDATA[31:0]、PRDATA[31:0])、状态信号(PREADY)四部分组成。PREADY信号由AMBA3.0给出

    二、APB总线传输(时序)

    2.1.APB 状态机

    在这里插入图片描述
    从状态机看,APB对每一笔数据的传送,均需花 2 个周期的时间,且 APB 的数据传递不适用在有流水线架构的模块设计中

    在这里插入图片描述

    2.2.写操作(重要)

    在这里插入图片描述
      在 T1 时,有限状态机进入预设的 IDLE 状态;
      在 T2 时,数据地址、读写控制信号和写入的数据会在频率正沿触发时,开始作写的数据传递准备,这个周期也就是刚才所提及SETUP状态。译码电路在此状态会根据数据地址去译码出所要写入APB Slave,此时所对应到 S 的 PSEL 信号将由 0 变 1;
      在 T3 时,有限状态机会进入 ENABLE 状态,PENABLE 信号在此状态会被设成 1;
      在 T4 频率正沿触发时,PENABLE 信号将由 1 变 0,而 PSEL 信号在若没有其它数据的写入动作时,也将由 1 变 0。为了减少功率的消耗,APB 的数据地址和读写控制信号在下一笔数据传递前,将不会作任何改变。

    2.3.读操作(重要)

    在这里插入图片描述

      由图中可发现除了写信号是倒过来有效外,APB 读操作时序图和写操作时序图非常相似,在这里我们就不再作详细的解释。

      要特别注意的是,在 T3 后,也就是在进入 ENABLE 周期后,APB 从必须要将 M 所要读取的数据准备好,以便 M 可以在 ENABLE 周期末被 T4 正时钟沿触发时正确的将数据读取

    2.4.APB模块接口(重要)

      上文中已经提到,APB由APB BridgeAPB上的从设备两部分组成。

    2.4.1.APB Bridge框图

      APB桥为AHB的一个从设备,但它在APB中是唯一的主设备,而APB中其它低速和低功率消耗的外围皆为APB桥的从设备。下图是 APB 桥的信号接口:
    在这里插入图片描述
    APB桥将系统总线传送转换成APB方式的传送,它具备一些这些功能:

    •    锁存地址,在传送过程中保持地址有效。锁存读写控制信号
    •    对锁存的地址进行译码并产生选择信号PSELx,在传送过程中只有一个选择信号可以被激活。也就是选择出唯一一个APB从设备以进行读写动作.
    •    写操作时: 负责将AHB送来的数据送上APB总线。
    •    读操作时: 负责将APB的数据送上AHB系统总线。
    •    产生一时序选通信号PENABLE作为数据传递时的启动信号

    关于APB Bridge的时序图在此不做详述。

    2.4.2.APB Slave框图

    在这里插入图片描述
    如前面所提及,APB 总线中除了 APB bridge 为 M 外,其它的外围皆为 S。因此,APB 从设备比 AHB从设备接口较为简单且非常具弹性: 例如
      a. APB 少了仲裁器及复杂的译码电路,APB 进行写操作时,从设备可以决定:
       : 在 PCLK 上升沿触发, 且 PSEL 为高时锁存数据
       :或在 PENABLE 上升沿, 且 PSEL 为高时锁存数据
      b. PSELx,PADDR和PWRITE信号的组合可以决定哪个寄存器会被写操作更新。

      c. 在读操作的时候,数据可以 PWRITE 在=0,PSELx 和 PENABLE=1 的时候被送到总线上,而PADDR 用于决定哪个寄存器会被读。

    三、APB到AHB的接口

    3.1.读操作

    下图是批量读操作(非高频),每一组数据都只需要一个等待周期:
    在这里插入图片描述
      在频率很高的情况下,在ENABLE CYCLE中可能数据不能够直接映射到AHB总线,需要在APB桥中在T4的时候打一下锁住,并在T5的时候才被AHB主采样。虽然需要多一个等待周期(一共2个,HREADY反压两拍),但是由于频率提升了因此总的性能也提升了。
      T1:在 AHB 总线开始传送地址与控制信号;
      T2:PREADY信号拉低打断流水,此时地址信号被 APB 总线采样。如果该传送是针对外设的话,这个地址就会被译码成选择信号发往外设。T2就是 AHB 的SETUP CYCLE。地址addr2持续到T2结束。
      T3:在APB 的 ENALBE CYCLE阶段,PENABLE 拉高,数据被读出,同时拉高PREADY信号,返回数据。
      T4:读出的数据直接映射到 AHB 总线上,在上升沿被 AHB 主采样

    3.2.写操作

    以下进一步说明 AHB 和 APB 之间数据传递的情形, 如图 所示:

    下图是批量写操作的图:
    在这里插入图片描述
      当批量写操作的时候,第一块数据不需要等待周期,之后的每一块数据都需要一个等待周期。 APB桥中需要有 2 个地址寄存器,当处理一个数据块写操作时,可以寄存下一个数据块的地址。
      APB总线上的单块数据写操作不需要等待周期。APB桥的责任是对地址和数据进行采样,并在写操作的过程中保持它们的值。
      T1:AHB 开始作数据地址和读写控制信号的传递(HADDR 和 HWRITE)
      T2:APB bridge 栓取住 AHB 送来的数据地址及读写控制信号,同时进入到 APB 有限状态机的 ENABLE状态
      T3~:其后的读和写动作跟之前所介绍的 APB 读写动作一模一样,在这里我们不再加以详述。

    3.3.读写交替传送

    下图画出了读写交替传送的时序,先是写,再读,再写,再读。
    在这里插入图片描述
    如果写操作之后跟随着读操作,那么需要 3 个等待周期来完成读操作。通常的情况下,不会有读操作之后紧跟着写操作的发生,因为两者之间 CPU 会进行指令读取。

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  • apb总线代码

    2018-07-17 09:04:34
    这里是apb总线设计代码。这个源程序是基于verilog语言设计的
  • APB总线协议.docx

    2020-05-29 20:05:20
    APB(Advanced Peripheral Bus),外围总线APB属于AMBA协议系列,它提供了一个低功耗的接口,并降低了接口的复杂性。 APB接口用在低带宽和不需要高性能总线的外围设备上。因此 APB 总线不需要有一个像 AHB 一样的...
  • APB总线协议

    千次阅读 2019-08-29 18:04:52
    AMBA总线之APB总线协议 简介 AMBA(Advanced Microcontroller Bus Architecture)总线是由ARM公司提出的一种开放性的片上总线标准,它独立于处理器和工艺技术,具有高速度低功耗等特点。 AMBA总线体系包括以下三种...

    AMBA总线之APB总线协议

    1. 简介
      AMBA(Advanced Microcontroller Bus Architecture)总线是由ARM公司提出的一种开放性的片上总线标准,它独立于处理器和工艺技术,具有高速度低功耗等特点。
      AMBA总线体系包括以下三种总线。
      AHB:Advanced High-performance Bus,用于高性能、高时钟工作频率模块。
      ASB:Advanced System Bus,用于高性能系统模块。
      APB:Advanced Peripheral Bus,用于慢速外设模块。

    2. 典型的AMBA总线系统 在这里插入图片描述
      从AHB/ASB总线到APB总线需要通过桥接器(Bridge)进行互联。

    3. APB总线介绍
      应用于慢速外设,如UART、键盘等,不需要AHB总线体系中的Arbiter与Decoder。
      Arbiter为仲裁器,决定哪个Master工作。Decoder为译码器,决定Master与哪个Slave进行数据传输。

    4. APB传输时的信号
      | pclk | 时钟信号 |
      | presetn | 复位信号,低有效 |
      | paddr | 地址 |
      | psel | 选择salve有效信号 |
      | penable | 使能信号,在传输周期起作用 |
      | pwrite | 数据读写控制,高电平为写数据,低电平为读数据 |
      | prdata | 读数据 |
      | pwdata | 写数据 |

    5. APB传输时状态
      在这里插入图片描述
      通过APB总线传输数据时有三个状态:
      IDLE:初始化状态,此时pselx=0,penable=0,此时未选中Slave。
      SETUP:此时pselx=1,penable=0,在SETUP状态保持一个周期,paddr与pwrite给定。
      ENABLE:此时pselx=1,penable=1,在ENABLE状态保持一个周期,paddr与pwrite保持不变。
      在经过SETUP与ENABLE状态后传输完成,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。

    6. APB传输时序图
      在这里插入图片描述

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  • apb总线timer的verilog

    2018-10-24 11:18:00
    是基于apb总线下的timer外设的rtl代码,主要包括apb_timer的master逻辑verilog,以及相应的开发文档,包括寄存器的描述,功能特性等。
  • APB总线协议入门

    2020-06-27 16:46:28
    APB是AMBA总线协议的一种,主要用来连接高性能底带宽...一般情况下,APB挂在AHB总线系统下,通过AHB-APB Bridge将事务在AHB总线系统和APB总线系统之间进行转化,此时Bridg即为APB总线系统的master,其他的外围设备均为sl

    APB是AMBA总线协议的一种,主要用来连接高性能底带宽的外围设备。在APB总线系统中,只有一个master,其他都是slave

    特点:
    APB可以工作在高频率下:
    协议简单:
    无复杂的时序
    同步总线
    总线上所有的transaction都依赖于时钟上升沿
    一主多从:
    在APB总线中,只有一个主机,其他都是从机。一般情况下,APB挂在AHB总线系统下,通过AHB-APB Bridge将事务在AHB总线系统和APB总线系统之间进行转化,此时Bridg即为APB总线系统的master,其他的外围设备均为slave。
    接口简单
    相对于AXI,AHB来说,接口简单
    低功耗
    可连接多种外围设备
    UART I2C SPI Timer等
    在这里插入图片描述
    总线信号:

    信号名称 描述
    PCLK APB总线的时钟信号,所以事务上升沿有效
    PRESETn APB总线的复位信号,低电平有效,一般直接源于系统复位信号
    PADDR[31:0] 32位地址信号线
    PSELx 从机选通信号线,他源于主机对地址的解码。它的位数取决于从机的个数,一位对应一个从机
    PENABLE Transaction使能信号,为高时,表示当前信号有效
    PWRITE 写读控制信号,高电平表示写操作,低电平表示读操作
    PRDATA 读数据总线,传输读操作时的数据。最高支持32位宽
    PWDATA 写数据总线,传输写操作时的数据。最高支持32位宽

    状态机:

    在这里插入图片描述
    写操作
    在这里插入图片描述
    读操作
    在这里插入图片描述

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    2021-03-26 11:44:40
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  • AMBA基础知识0:AMBA APB总线

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    原文地址:... PRESETn APB总线复位。低有效。 PADDR 地址总线。 PSELx 从设备选择。 PENABLE APB传输选通。 PWRITE 高为写传输,低为读。 PRDATA 读数据总线。 PWDATA 写数据总线。 接口...
  • \AHB、APB总线

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  • AHB和APB总线

    千次阅读 2017-08-30 17:17:31
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  • AHB和APB总线的比较

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    AMBA片上总线 AMBA 2.0规范包括四个部分:AHB、ASB、APB和Test Methodology。AHB的相互连接采用了传统的带有主模块和从模块的...下面将简要介绍比较重要的AHB和APB总线。 AHB简介 AHB主要用于高性能模块(如CPU、DMA和D
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空空如也

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