APB3接口的读写过程

APB3是一个低功耗低成本接口。所有信号在时钟上升沿传输，每次传输需要两个时钟周期。

1、Interface

信号	控制端	描述
PSEL	M	选通。APB master会将此信号生成给每个slave。它指示已选择的slave，并且需要进行数据传输。每个slave都有一个PSEL信号。
PADDR	M	地址总线，最大位宽32位
PENABLE	M	使能。当它为高时，表示读写过程有效
PWRITE	M	读写控制。为高时表示写操作，为低时表示读操作
PWDATA	M	写数据。master通过PWDATA将数据写到slave，该总线最大宽度为32位
PRDATA	S	读数据。master通过PRDATA将数据从slave读取回来，该总线最大宽度为32位
PREADY	S	在PSEL和PENABLE为高时，总线会查看PREADY是否为高，如果为高则数据有效，如果为低则等待其变高。

APB写过程

没有等待状态。

（1）T0到T1阶段是空闲状态，

（2）T1到T2是setup阶段，此阶段会准备好PADDR，PWRITE(为1)，PWDATA。

（3）T2到T3是Access阶段，此阶段PENABLE会拉高，并且地址、数据和控制信号仍然保持有效。

（4）T3到T4阶段PENABLE再次拉低；选择信号PSELx也会拉低，除非紧跟同一外设下一次的传输。

有等待状态

在ACESS阶段，当PENABLE为高时，可以通过PREADY拉低来延长ACESS阶段。这时要保持PADDR，PWRITE,PSEL,PENABLE,PWDATA信号保持不变。

当PENABLE为低时，PREADY可以高也可以低。所以如果外设是固定两个操作周期时，PREADY可以固定为高。

另外推荐地址和写信号只在下一个访问周期才发生变化，这样可以节省功耗 。

APB读过程

读操作

在SETUP阶段读过程与写过程是一样的，只是写过程PWRITE为高，读过程PWRITE为低。

同样在ACCESS阶段，也可以通过拉低PREADY信号延长ACESS阶段，但是要保证PADDR，PWRITE,PSEL和PENALBE为固定状态。

通过RISCV 操作APB3也比较简单，如下：

slave是指APB的基地址，addr是指APB的偏移地址，也就是PADDR.

  void apb3_write(u32 slave, u32 addr, u32 data )
    {
      write_u32(data,slave+addr);
    }
voidabp3_read(u32slave,u32addr)
{
returnread_u32(slave+addr);
}

在逻辑上处理也比较简单，易灵思提供了简单的APB3参考。

//以下为易灵思提供的APB3的参考
module apb3_slave_memory #(
  // user parameter starts here
  //
  parameter  ADDR_WIDTH  = 16,
  parameter  DATA_WIDTH  = 32,
  parameter  NUM_REG    = 4
) (
  // user logic starts here
  input                       clk,
  input                       resetn,
  input  [ADDR_WIDTH-1:0]     PADDR,
  input                       PSEL,
  input                       PENABLE,
  output                     PREADY,
  input                       PWRITE,
  input   [DATA_WIDTH-1:0]   PWDATA,
  output  [DATA_WIDTH-1:0]   PRDATA,
outputPSLVERROR
);


/////////////////////////////////////////////////////////////////




localparam [1:0]  IDLE   = 2'b00,
              SETUP  = 2'b01,
              ACCESS = 2'b10;




reg [1:0]      busState, 
               busNext;
reg             slaveReady;
wire            actWrite,
               actRead;


//////////////////////////////////////////////////////////////////
  always@(posedge clk or negedge resetn)
  begin
    if(!resetn) 
      busState <= IDLE; 
    else
      busState <= busNext; 
  end




  always@(*)
  begin
    busNext = busState;




    case(busState)
      IDLE:
      begin
        if(PSEL && !PENABLE)
            busNext = SETUP;
        else
            busNext = IDLE;
      end
      SETUP:
      begin
        if(PSEL && PENABLE)
            busNext = ACCESS;
        else
            busNext = IDLE;
      end
      ACCESS:
      begin
        if(PREADY)
            busNext = IDLE;
        else
            busNext = ACCESS;
      end
      default:
      begin
          busNext = IDLE;
      end
    endcase
  end








  assign actWrite = PWRITE  && (busState == ACCESS);
  assign actRead  = !PWRITE && (busState == ACCESS);
  assign PSLVERROR = 1'b0; 
  assign PREADY = slaveReady & & (busState !== IDLE);




  always@ (posedge clk)
  begin
    slaveReady <= actWrite | actRead;
  end


  simple_dual_port_ram
#(
  .DATA_WIDTH(32),
  .ADDR_WIDTH(16),
  .OUTPUT_REG(0),
  .RAM_INIT_FILE("")
)
dut
(
  .wdata  (PWDATA    ),
  .waddr  (PADDR    ),
  .wclk    (clk      ),
  .we      (actWrite  ),
  .raddr  (PADDR    ),
  .rclk    (clk      ),
  .re      (actRead  ),
  .rdata  (PRDATA    )
);


endmodule

审核编辑：刘清