【GD32 MCU 移植教程】9、從 STM32F10x 系列移植到 GD32F30x 系列

1.本文簡介

GD32F30x 系列 MCU 是基于 Arm? Cortex?-M4 處理器的 32 位通用微控制器，與 STM32F10x 系列 MCU 保持高度兼容。本文主要從以下三個(gè)方面進(jìn)行介紹：硬件資源對比、外設(shè)及性能對比以及從 STM32F10x 移植到 GD32F30x 的移植步驟，旨在讓開發(fā)者能夠快速從 STM32F10x 移植到 GD32F30x，縮短研發(fā)周期，加快產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)度。

2.GD32F30x vs STM32F10x 硬件資源對比

GD32F30x 和 STM32F10x 硬件引腳對比如表 2-1. GD32F30x 和 STM32F10xpin 對比所示，由該表可知，GD32F30x 與 STM32F10x 完全硬件兼容。

表 2-1. GD32F30x 和 STM32F10x pin 對比

3.GD32F30x vs STM32F10x 外設(shè)及性能對比

GD32F30x 外設(shè)資源較豐富，可實(shí)現(xiàn)對 STM32F10x 外設(shè)資源的覆蓋。其中GD32F303 對應(yīng) STM32F103，GD32F305 對應(yīng) STM32F105，GD32F307 對應(yīng)STM32F107。具體系統(tǒng)及外設(shè)資源對比如表 3-1. GD32F30x 和 STM32F10x 系統(tǒng)及外設(shè)資源對比所示。

4.從 STM32F10x 到 GD32F30x 系列移植步驟

4.1.集成開發(fā)環(huán)境選型及工程配置

4.1.1.使用 Keil 開發(fā) GD32F30x

目前市面通用的 MDK for Arm?版本有 Keil4 和 Keil5，使用 Keil4 建議安裝 4.74及以上，使用 Keil5 建議安裝 5.20 以上版本。

4.1.2.在 Keil4 中添加 GD32F30x MCU

1. 從 MCU 官 網(wǎng) 或 網(wǎng) 盤 下 載 相 關(guān) 的 GD32F30x 系 列 插 件 MDKARM_AddOn_GD32F30x_V1.0.0.rar。

圖 4-1. GD32F30x 系列 MCU 型號(hào)支持 pack 包名稱（Keil4）

2. 雙擊解壓安裝至Keil4的目錄，一般都會(huì)默認(rèn)選擇，如若同時(shí)安裝了Keil4和Keil5才需要手動(dòng)選擇。

圖 4-2. Pack 包安裝示意圖（Keil4）

3. 安裝成功后，重新打開Keil4，則可以在File->Device Database中出現(xiàn)GigaDevice的下拉選項(xiàng)，點(diǎn)擊可以查看到相應(yīng)的型號(hào)。

圖 4-3. Pack 包成功安裝示意圖（Keil4）

4. 為了后續(xù)debug工作的順利進(jìn)行，建議檢查一下安裝路徑下是否有下載算法，可以通過如下方式查看：打開一個(gè)工程，將型號(hào)選為GD32F30x的型號(hào)，然后Options for Target -> Debug ->Settings -> Flash Download-> Add，如果下拉選項(xiàng)中有GD32F30x的下載算法則完全安裝成功。

圖 4-4. Flash 算法文件選擇示意圖（Keil4）

4.1.3.在 Keil5 中添加 GD32F30x MCU

1. 從相關(guān)網(wǎng)站下載相關(guān)的GD32F30x系列插件Keil.GD32F30x_DFP.1.1.0.rar。

圖 4-5. GD32 MCU 型號(hào)支持 pack 包名稱（Keil5）

2. 解壓并安裝至Keil5的目錄，一般都會(huì)默認(rèn)選擇。

圖 4-6. Pack 包安裝示意圖（Keil5）

3. 安裝完后重新打開Keil5工程，即可在Device->Database中出現(xiàn)GigaDevice的型號(hào)。

圖 4-7. Pack 包安裝成功示意圖（Keil5）

4. 在Options for Target -> Debug ->Settings ->Flash Download 中添加flash算法，會(huì)出現(xiàn)GD32F30x的算法，即說明安裝成功。根據(jù)相應(yīng)的芯片選擇合適的算法，即可下載仿真。

圖 4-8. Flash 算法文件添加示意圖（Keil5）

5. 用Keil5打開Keil4工程，如果報(bào)找不到器件信息等錯(cuò)誤，將Keil4的插件安裝在Keil5的目錄下，具體操作方式參考Keil4插件相關(guān)內(nèi)容。

4.1.4.MDK 使用常見問題解答

1. Keil4打開Keil5工程

如果沒有安裝Keil5，也是能夠使用Keil4來編譯Keil5的工程，具體做法就是修改工程的后綴名，將Keil5工程的后綴名xxxx.uvprojx修改為xxxx.uvproj，即可使用Keil4來查看編譯了。

2. Keil5打開Keil4工程

如果使用Keil5打開Keil4工程，打開時(shí)會(huì)遇到找不到MCU器件的情況，這種可以直接將Keil4工程的后綴名xxxx.uvproj修改為xxxx.uvprojx，即可正常使用Keil5來查看編譯了。

3. GigaDevice.GD32F30x_DFP.pack特性

1. 支持在線安裝方式；

2. 支持本地安裝方式；

3. 自動(dòng)生成GD32F30x系列MCU列表及對應(yīng)的特征信息；

4. 自動(dòng)匹配所選芯片對應(yīng)的Flash算法；

5. 支持用戶在Debug模式下查看寄存器狀態(tài)；

6. 利用Books選項(xiàng)卡獲取文檔資料。

4. Pack包對Keil版本要求

Pack包適用于Keil5.15及以上版本，對于Keil5.13和5.14版本，有如下兩個(gè)問題：

1. Debug模式下無法調(diào)用SVD文件查看寄存器狀態(tài)；

2. 對Pack進(jìn)行Schema check會(huì)報(bào)錯(cuò)。

5. Keil5打開Keil4工程，編譯報(bào)錯(cuò)

圖 4-9. 編譯錯(cuò)誤示意圖

錯(cuò)誤原因是core_cmInstr.h文件的路徑在Keil5和Keil4中不同，可在Option forTarget的C/C++中添加core_cmInstr.h的文件路徑，如圖4-10所示：

圖 4-10. 文件路徑添加示意圖

4.1.5.使用 GD-LINK 開發(fā) GD32F30x

GD32F30x的開發(fā)板自帶GD-LINK，可以用電路板上的GD-LINK調(diào)試仿真代碼，操作方法如下。

1. 在Options for Target -> Debug 中選擇“CMSIS-DAP Debugger”，部分客戶反饋找不到這一驅(qū)動(dòng)器選項(xiàng)，那是因?yàn)镸DK版本過低，只有Keil4.74以上的版本和Keil5才支持CMSIS-DAP Debugger選項(xiàng)。

圖 4-11. GD-LINK 選擇 Debugger 類型

2. 在Options for Target -> Utilities，也要選擇“CMSIS-DAP Debugger”。

圖 4-12. GD-LINK 在 Utilities 中選擇 Debugger 類型

3. 在Options for Target -> Debug ->Settings勾選SWJ、Port選擇 SW。右框IDcode會(huì)出現(xiàn)”0xXBAXXXXX”。

圖 4-13. GD-LINK 成連接目標(biāo)板示意圖

4. 在Options for Target -> Debug ->Settings -> Flash Download中添加GD32的flash算法。

圖 4-14. GD-LINK 添加 Flash 算法文件示意圖

5. 單擊下圖的快捷方式“debug”，即可使用GD-LINK進(jìn)行仿真。

圖 4-15. GD-LINK 仿真示意圖

4.1.6.使用 J-Link 開發(fā) GD32F30x

使用J-Link來debug GD MCU，具體配置如下：

1. 在Options for Target -> Debug中選擇“J-LINK/J-Trace Cortex”。

圖 4-16. J-Link 在 Keil 中選擇 Debugger 示意圖

2. 在Options for Target -> Debug ->Utilities,也要選擇“J-LINK/J-Trace Cortex”。

圖 4-17. J-Link 在 Utilities 下選擇 Debugger 示意圖

3. 在Options for Target -> Debug ->Settings勾選SWJ，Port選擇 SW。右框IDcode會(huì)出現(xiàn)“0xXBAXXXXX”。

圖 4-18. J-Link 成功連接目標(biāo)板示意圖

4. 在Options for Target -> Debug ->Settings -> Flash Download中添加GD32的flash算法。

圖 4-19. J-Link 在 Keil 下添加 flash 算法文件示意圖

5. 單擊下圖的快捷方式“debug”，即可使用J-Link進(jìn)行仿真。

圖 4-20. J-Link 成功仿真示意圖

4.1.7.使用 IAR 開發(fā) GD32F30x

IAR版本眾多，版本之間的兼容性并不好，如果初次使用建議安裝7.3以上的版本,安裝好IAR以后再根據(jù)該文檔來添加GD的器件型號(hào)，進(jìn)行相關(guān)的debug工作。

4.1.8.在 IAR 中添加 GD32F30x MCU Device

1. 從 相 關(guān) 網(wǎng) 站 下 載 相 應(yīng) 的 GD32F30x 系 列 插 件IAR_GD32F30x_ADDON.1.0.0.exe：

2. 運(yùn)行IAR_GD32F30x_ADDON.1.0.0.exe,單擊start開始安裝插件。

圖 4-21. IAR 中安裝支持 GD32 型號(hào) pack 包示意圖

3. 安裝成功后單擊Finish，結(jié)束插件安裝。

圖 4-22. IAR 下 pack 包安裝示意圖

4.1.9.在 IAR 中編譯調(diào)試 GD32F30x

在上一小節(jié)中我們已經(jīng)添加了GD32F30x系列的插件，這一小節(jié)我們介紹應(yīng)如何使用它。

使用IAR編譯GD的型號(hào)，有兩個(gè)辦法，一種是使用現(xiàn)有的工程進(jìn)行修改，還有就是重新建立工程，這里就不細(xì)說具體工程應(yīng)該如何建立，GD的工程建立和別的平臺(tái)都一致，建立工程時(shí)選擇GD的相應(yīng)型號(hào)。如果沒有安裝GD的插件，可以選擇別的M3廠家型號(hào)。

圖 4-23. 在 IAR 下選擇芯片型號(hào)示意圖

6.1以后的IAR不需要添加CMSIS文件（core_cm4.c和core_cm4.h），但是需要勾選General Options->Library Configuration的Use CMSIS，如果軟件代碼有使用到printf函數(shù)，還需要修改Library為FULL。

圖 4-24. 在 IAR 下添加 CMSIS 文件示意圖

芯片的Link文件建立工程時(shí)會(huì)默認(rèn)根據(jù)型號(hào)選定，但是編譯前還是要有檢查的習(xí)慣，檢查一下ICF文件是否有配置，是否正確。

圖 4-25. 在 IAR 下添加 ICF 文件示意圖

配置Debugger->Setup選項(xiàng)，新建立的工程默認(rèn)是Simulator模擬，如果需要調(diào)試那么需要根據(jù)實(shí)際情況來選擇：

1. 使用GD-LINK選擇CMSIS DAP（兼容性不好，不建議在IAR下使用）；

2. 使用J-Link選擇J-Link/J-Trace。

圖 4-26. 在 IAR 下選擇 Debugger 示意圖

配置Debugger->Download選項(xiàng)，新建的工程有可能沒有配置download選項(xiàng)，如果我們需要調(diào)試代碼那么務(wù)必要勾選User flash loader選項(xiàng)，且保證board file準(zhǔn)確，否則程序無法正常下載至芯片內(nèi)部。

圖 4-27. 在 IAR 下配置 flash loader 示意圖

如果選擇了Debugger選項(xiàng)，那么還需要根據(jù)Debugger選項(xiàng)設(shè)定對應(yīng)的調(diào)試選項(xiàng)；如果選擇的是GD的型號(hào)，在IAR下面已經(jīng)固定將所有的調(diào)試接口都配置為SWD接口，可以忽略該選項(xiàng)配置，直接進(jìn)行相關(guān)的代碼debug工作。

4.2.System 模塊使用注意事項(xiàng)

4.2.1.HXTAL 時(shí)鐘丟失后，程序如何運(yùn)行

程序使用外部晶振正常運(yùn)行之后，如果將外部晶振去掉或者短路，GD32F30x 的程序不會(huì)取指執(zhí)行。若將晶振重新恢復(fù)正常，程序會(huì)接著之前的地址運(yùn)行，如果程序?qū)G時(shí)鐘這種場景有特殊要求，應(yīng)用中需要手動(dòng)使能時(shí)鐘安全系統(tǒng)，在其中做相關(guān)的保護(hù)措施。

4.2.2.如何區(qū)分 standby 復(fù)位和上電復(fù)位

僅通過 RCU 的 RCU_RSTSCK 寄存器無法區(qū)分是 standby 復(fù)位還是上電復(fù)位，需要結(jié)合查詢 PMU 的 PMU_CS 寄存器解決問題。

4.2.3.HSE 注意事項(xiàng)

GD32F30x 外部晶體起振時(shí)間會(huì)比 STM32F10x 系列要長，所以原有的晶體超時(shí)時(shí)間需要加大：

調(diào)整前：

調(diào)整后：

4.2.4.如何通過軟件區(qū)分 GD32 和 STM32

GD32F30x 在設(shè)計(jì)階段，已經(jīng)預(yù)留了相關(guān)寄存器，用戶只需要軟件讀取寄存器,即可獲取到相關(guān)的型號(hào)信息，GD32F30x 每個(gè)型號(hào)此處值都為固定值。

Code_Num=*( uint32_t *)( 0x40022100 );

4.2.5.GD32F30x Flash 取值零等待，軟件方面注意事項(xiàng)

GD32F30x 系列 Flash 為零等待設(shè)計(jì)，在同主頻下，帶來了更高的性能體驗(yàn)。如果用戶代碼有用到 for 循環(huán)或者是 while 循環(huán)語句來做延時(shí)，延時(shí)時(shí)間在GD32F30x系列上會(huì)變短，需要適當(dāng)?shù)募哟笱訒r(shí)參數(shù)或改用Timer來做延時(shí)函數(shù)。

4.2.6.GD32F30x 上電啟動(dòng)異常常見原因

1. 檢查板子上 Boot 0 引腳是否懸空，GD32F30x 運(yùn)行用戶程序必須要求 Boot0經(jīng) 10K 電阻接 GND；

2. 如果板子上有大功率器件（Wifi、GSM、GPS 等），檢查大功率器件開啟瞬間

VDD 是否存在跌落情況，如存在跌落可以適當(dāng)加大電源輸出端的負(fù)載電容；

3. 觀察芯片的復(fù)位管腳，復(fù)位管腳是否一直處于拉低狀態(tài)，檢查是否供電異常

或者是芯片硬件看門狗使能了，芯片處于反復(fù)復(fù)位狀態(tài)。

4.2.7.MCU 無法正常使用 SWD 下載程序

1. 接線異常，SWD 相關(guān)的調(diào)試口未正常接好；

2. 芯片是否被讀保護(hù)或者處于反復(fù)復(fù)位狀態(tài)；

3. SWD 的調(diào)試線過長或者是通信速率過高，適當(dāng)減短 SWD 數(shù)據(jù)線，同時(shí)降低SWD 速率；

4. 按照硬件指南給 SWD 添加相應(yīng)的上下拉電阻，提高通信抗干擾能力。

4.2.8.MCU 上電時(shí)間較長

由于設(shè)計(jì)架構(gòu)差異，GD32F30x 比 STM32F10x 的上電時(shí)間和 Standby 喚醒時(shí)間較長，時(shí)間約 144ms，若對時(shí)間沒有要求，可忽略。

4.2.9.代碼超過 256K 后執(zhí)行速度慢

GD32F30x 系列的 Flash 分為 Code 區(qū)（前 256K）和 Data 區(qū)（256K 以后的區(qū)域），二者在擦寫操作上沒有區(qū)別，但是讀操作時(shí)間上存在較大差別，Code 區(qū)代碼取值零等待，Data 區(qū)執(zhí)行代碼會(huì)有較長延時(shí)。應(yīng)用中如果涉及該架構(gòu)影響到使用可以通過分散加載來改善，具體做法參考分散加載應(yīng)用文檔。

4.3.CAN 模塊使用注意事項(xiàng)

4.3.1.CAN 發(fā)送出現(xiàn) ACK 錯(cuò)誤

假如出現(xiàn)類似 ACK 出錯(cuò)的問題，可以修改采樣點(diǎn)，一般做法是將 BS1 值增大，BS2 減小。

4.3.2.CAN 接收異常，接收兩幀數(shù)據(jù)會(huì)丟一包數(shù)據(jù)

STM32 固件庫會(huì)調(diào)用 CAN_FIFORelease 函數(shù)，如果手動(dòng)多調(diào)用一次清緩存的動(dòng)作會(huì)導(dǎo)致 CAN 接收丟包，也就是軟件中無需主動(dòng)調(diào)用 CAN_FIFORelease 函數(shù)，CAN FIFO 會(huì)被自動(dòng)釋放。

4.4.低功耗注意事項(xiàng)

4.4.1.在 Stop 模式下，少數(shù)芯片功耗偏高

為了使功耗恢復(fù)正常，需要將沒用到的 IO 口全部配置成模擬輸入（AN）模式，芯片內(nèi)部未引出來的也要配置。

4.4.2.在 Stop 模式下，概率性不能喚醒

在不斷進(jìn)出 Stop,并且不斷有 timer 或者 systick 中斷時(shí)，運(yùn)行很長時(shí)間后，在 Stop模式下有概率性的無法喚醒。

解決方案：

當(dāng)進(jìn)入 Stop 時(shí)（WFI/WFE）,屏蔽掉除喚醒源中斷外的所有中斷，出 Stop 之后再打開其他中斷，代碼修改如下。

4.5.ADC 模塊使用注意事項(xiàng)

4.5.1.ADC 采集數(shù)據(jù)異常問題分析

1. ADC 通道的采集引腳未配置為模擬輸入，GD32 要求通道 IO 口必須配置為模擬輸入；

2. ADC 時(shí)鐘過高，ADC 采樣時(shí)鐘高于 40M 獲取到的數(shù)據(jù)不具有參考意義；

3. ADC 不耐 5V 的 IO 口被接入超過 VDDA 的電平信號(hào)；

4. ADC 采樣值偏小或不穩(wěn)定，應(yīng)該適當(dāng)?shù)慕档?ADC 時(shí)鐘，加大采樣周期的值。

4.5.2.ADC1 和 ADC2 同步模式下，注意事項(xiàng)

如果 ADC1 和 ADC2 同步采集，ADC2 是跟著 ADC1 同步觸發(fā)，此時(shí) ADC2 的注入組的觸發(fā)方式需要手動(dòng)配置成軟件觸發(fā)（默認(rèn)是 TIMER1_TRGO），否則可能導(dǎo)致 ADC 注入組無數(shù)據(jù)。

4.5.3.ADC_CR2 中的 ADCON 使用注意事項(xiàng)

ADC 使能以后需要在代碼里面插入 1 個(gè)通道的 ADC 轉(zhuǎn)換周期以上；

4.5.4.ADC 查詢法采集數(shù)據(jù)，出現(xiàn)通道錯(cuò)亂的情況

ADC 使用查詢法采集數(shù)據(jù)時(shí)，如果使能了 ADC 的 SCAN 模式，就有可能會(huì)出現(xiàn)ADC 數(shù)據(jù)錯(cuò)亂的情況；ADC 采集通道 SCAN 功能只適用于多通道注入采樣和DMA 模式。

4.5.5.ADC 在每次復(fù)位之后采樣值有偏差

由于 MCU 上電或者復(fù)位階段，ADC 校準(zhǔn)時(shí)，電源不穩(wěn)定，導(dǎo)致校準(zhǔn)時(shí)出現(xiàn)偏差，ADC 值采樣均出現(xiàn)偏大或者偏小，可以關(guān)閉校準(zhǔn),或者等電源穩(wěn)定后再校準(zhǔn)解決該問題。

4.6.RCU 模塊使用注意事項(xiàng)

當(dāng) IAP 時(shí)，使用 GD32 的固件作為 boot，跳轉(zhuǎn)到 STM32 固件庫的 APP 后，可能造成系統(tǒng)時(shí)鐘不對，例如 uart 打印異常，timer 異常。

GD32F30x 系列 MCU 最高主頻可以運(yùn)行 120MHz，PLL 倍頻參數(shù)比 STM32 的多幾個(gè) bit,如下，出現(xiàn)異常時(shí)，需要跳轉(zhuǎn)前將相關(guān)的 bit 復(fù)位。

GD32 的 CFG0 寄存器的 bit30 bit28 bit27 為有效位。

STM32 的 RCC_CFGR 寄存器的 bit30 bit28 bit27 為保留位。

4.7.SPI 模塊使用注意事項(xiàng)

4.7.1.SPI 通信 BSY 標(biāo)志位

在 SPI 程序編寫的過程中，輪詢使用 BSY 作為通信標(biāo)志位，導(dǎo)致傳送數(shù)據(jù)丟失或者是錯(cuò)誤。

這主要是因?yàn)?GD32 的 BSY 標(biāo)志位不是在寫入 DR 后就置位的，而是發(fā)送完第一個(gè) bit 才被置位，傳輸過程中不要使用 BSY 作為每次傳輸?shù)呐袛?，使?TXE 和RXNE 來進(jìn)行判斷。

4.7.2.SPI 使能之后配置參數(shù)不生效

當(dāng)需要修改 SPI 模式或者速度的時(shí)候，需要將 SPI 先 disable，再修改參數(shù)，最后再 enable.

4.7.3.SPI 從機(jī)模式管腳模式

從機(jī)模式下 CLK、MISO、NSS 需要將 IO 配置成 Input_floating,才能正常工作。

4.8.UART 模塊使用注意事項(xiàng)

4.8.1.UART DMA 注意事項(xiàng)

使用 UART DMA 發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，可能丟掉一幀中的第一個(gè) byte 數(shù)據(jù)，注意盡量不要在發(fā)送的時(shí)候頻繁的開關(guān) UART 發(fā)送，若測試無問題，可以忽略。

usart_transmit_config(USARTx,USART_TRANSMIT_ENABLE)假如要關(guān)閉 UART 發(fā)送，需要按照以下流程：

先開啟 usart_transmit_ enable 再去打開 dma_channel_enable，如下圖。

4.9.RTC 模塊使用注意事項(xiàng)

4.9.1.LSE 驅(qū)動(dòng)模式

GD32 MCU 的 RTC 驅(qū)動(dòng)能力分四檔，默認(rèn)是強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力，若不使用 GD32 本身的固件庫，可能會(huì)強(qiáng)驅(qū)動(dòng)改成弱驅(qū)模式，造成部分機(jī)器不起振，則需要將寄存器RCU_BDCTL 的 LXTALDRI[1:0]配置成 11

4.10.USB 模塊使用注意事項(xiàng)

USBD 通訊假如出現(xiàn) PMOUIF 和 ERRIF 錯(cuò)誤，可以通過屏蔽 CNTR_ESOFM 標(biāo)志來解決該問題。

4.11.Flash 模塊使用注意事項(xiàng)

4.11.1.Flash 擦寫差異

GD32 MCU Flash 執(zhí)行速度快，但是寫操作慢，所以在對 Flash 操作的時(shí)候需要修改下面幾個(gè)函數(shù)：

4.11.2.Flash 操作地址差異

寫 Flash，必須采用絕對地址，也就是 0x08000000 為首地址。而對于讀操作，既可以使用絕對地址，也可以用相對地址 0x00000000。

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