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APB1 和 APB2 总线的内部构成
1)简介
它们是基于 ARM AMBA(Advanced Microcontroller Bus Architecture)规范 定义的两条 片上外设总线(On-Chip Peripheral Buses) ,用于连接微控制器(如 STM32)中的 CPU/DMA 等主控模块 与 各类外设寄存器,实现配置与数据交互。
它们完全位于芯片内部,不会引出到 PCB,用户无法直接接触其物理线路。
2)总线组成
每条 APB 总线都由一组 独立但协同工作的信号线 构成,包括:
| 信号类型 | 说明 |
|---|---|
| 时钟线 | APB1 → PCLK1;APB2 → PCLK2(由 RCC 分频得到) |
| 地址线 | 指定访问哪个外设的哪个寄存器 |
| 数据线 | 双向:写数据(PWDATA)、读数据(PRDATA) |
| 控制线 | 如 PWRITE(读/写)、PSELx(选中外设)、PENABLE、PREADY 等 |
时钟线和数据线是分开的物理信号,但共同组成"APB 总线"这一逻辑接口。
3)APB1 与 APB2 的核心区别
| 特性 | APB1(低速外设总线) | APB2(高速外设总线) |
|---|---|---|
| 最大频率 | 较低(如 STM32F1 中 ≤ 36 MHz) | 较高(如 STM32F1 中 ≤ 72 MHz) |
| 典型外设 | I²C、UART2-5、SPI2/3、CAN、DAC、USB、WWDG、IWDG 等 | GPIO、ADC、USART1、SPI1、TIM1/TIM8、SDIO、SYSCFG 等 |
| 时钟源 | PCLK1(来自 HCLK 经 APB1 分频器) |
PCLK2(来自 HCLK 经 APB2 分频器) |
| 设计目的 | 连接对带宽要求不高的外设,降低功耗 | 连接需要快速响应或高吞吐的外设 |
其中 IWDG 虽然时钟线是独立的内部时钟源,但是控制寄存器是需要通过 APB1 总线被 CPU 访问的。
4)协同工作方式
- CPU 访问某个外设前,必须:
- 通过 RCC 使能该外设所在总线的时钟(APB1ENR 或 APB2ENR);
- 在正确的总线时钟(PCLK1/PCLK2)下进行寄存器读写。
- 两条总线并行独立工作,互不影响,可同时被访问(由总线矩阵仲裁)。
5)常见误区澄清
- ❌ APB1/APB2 不是"时钟线" → 它们是包含时钟、数据、地址、控制的完整总线系统。
- 手册中那个总的框图,就用一条线来表示 APB1/APB2 ,容易让人以为只是时钟线
- ❌ 它们不在 PCB 上 → 所有信号都在芯片内部,外部不可见。
- ✅ "挂在 APB1 上" = 该外设通过 APB1 总线接口与 CPU 通信,并受 PCLK1 时钟同步。
6)总结:
APB1 和 APB2 是 STM32 等 ARM Cortex-M 微控制器内部的两条独立外设总线,各自包含分开的时钟线(PCLK1/PCLK2)、数据线、地址线和控制线,共同构成完整的同步通信接口;APB1 用于低速外设,APB2 用于高速或关键外设,二者通过不同的时钟域实现性能与功耗的优化平衡。