原创从 GD32F10x 移植到 GD32F30x

 2024-8-31 06:49  141 1 1 分类: 物联网文集: 学习分享

1. 前言
对于使用 GD32 系列微控制器进行产品开发的设计人员来说，因产品及功能升级，往往需要将一种微控制器替换成另一种微控制器，在保留既有功能的情况下增加新功能。为了更快地推出新产品，设计人员经常要将应用程序移植到新的微控制器。本应用笔记旨在帮助您快速将应用程序从 GD32F10x 系列微控制器移植到 GD32F30x 系列微控制器。
为了更好的利用本应用笔记中的信息，您需要对 GD32 系列微控制器有比较深刻的了解。您可在兆易创新资料网站 gd32mcu.21ic.com 或网盘 https://pan.baidu.com/s/1mhQsNpu 下载 GD32 各系列微控制器资料，如 Datasheet、用户手册、官方例程及各种开发工具等。
2. 引脚兼容性
GD32F10x 与 GD32F30x 在相同封装下是 Pin To Pin 兼容的。但由于 GD32F30x 较 GD32F10x 增加了内部 48MHz RC 振荡器给 USBD 模块提供固定频率，为满足精度要求，GD32F30x 含有一个时钟校准控制器(CTC)，所以两者引脚定义有细微差别，如下表所示：
表 1 GD32F10x 系列和 GD32F30x 系列引脚区别

3. 内部资源兼容性
下表给出了 GD32F10x 与 GD32F30x 的资源对比总览(以 GD32F103xE 和 GD32F303xE 对比为例)：
表 2 GD32F10x 系列和 GD32F30x 系列内部资源对比总览

4. 程序移植
由上节可看出，GD32F10x 和 GD32F30x 的主要差异性在于主频(RCU 系统时钟)、内核版本和 CTC上，而 M4 内核是向下兼容 M3 的，所以无需修改，现就 RCU 方面阐述程序移植过程。
4.1 RCU 系统时钟配置

GD32F10x 系列和 GD32F30x 系列的时钟配置过程相同，但 GD32F30x 支持更高的系统时钟。若用户选择继续使用原有的时钟频率，则在应用程序中无需做任何改变；若用户选择使用更高的时钟频率，按以下步骤进行程序修改(以 GD32F103 移植到 GD32F303、使用外部 8MHz高速晶振 HXTAL为例，其他对应型号、使用内部晶振的移植过程类似)：
(1) 在 system_gd32f10x.c 文件中增加宏定义：


#define __SYSTEM_CLOCK_120M_PLL_HXTAL (uint32_t)(120000000)

如图 1 所示：

图 1在 system_gd32f10x.c 文件中增加宏定义
(2) 在 system_gd32f10x.c 文件中增加使用 120MHz 频率函数的声明，如图 2 所示：

图 2120MHz 函数声明
(3) 在 system_gd32f10x.c 文件中增加使用 120MHz 频率函数的定义：

staticvoidsystem_clock_120m_hxtal(void)
{uint32_t timeout = 0U;uint32_t stab_flag = 0U;/* enable HXTAL */ RCU_CTL |= RCU_CTL_HXTALEN;/* wait until HXTAL is stable or the startup time is longer than 
HXTAL_STARTUP_TIMEOUT */do{ timeout++; stab_flag = (RCU_CTL & RCU_CTL_HXTALSTB); }while((0U == stab_flag) && (HXTAL_STARTUP_TIMEOUT != timeout));/* if fail */if(0U == (RCU_CTL & RCU_CTL_HXTALSTB)){while(1){ } }/* HXTAL is stable *//* AHB = SYSCLK */ RCU_CFG0 |= RCU_AHB_CKSYS_DIV1;/* APB2 = AHB/1 */ RCU_CFG0 |= RCU_APB2_CKAHB_DIV1;/* APB1 = AHB/2 */ RCU_CFG0 |= RCU_APB1_CKAHB_DIV2;#if (defined(GD32F10X_MD) || defined(GD32F10X_HD) || defined(GD32F10X_XD))/* select HXTAL/2 as clock source */ RCU_CFG0 &= ~(RCU_CFG0_PLLSEL | RCU_CFG0_PREDV0); RCU_CFG0 |= (RCU_PLLSRC_HXTAL | RCU_CFG0_PREDV0);/* CK_PLL = (CK_HXTAL/2) * 30 = 120 MHz */ RCU_CFG0 &= ~(RCU_CFG0_PLLMF | RCU_CFG0_PLLMF_4); RCU_CFG0 |= RCU_PLL_MUL30;#elif defined(GD32F10X_CL)/* CK_PLL = (CK_PREDIV0) * 30 = 120MHz */ RCU_CFG0 &= ~(RCU_CFG0_PLLMF | RCU_CFG0_PLLMF_4); RCU_CFG0 |= (RCU_PLLSRC_HXTAL | RCU_PLL_MUL30);/* CK_PREDIV0 = (CK_HXTAL)/5 *8 /10 = 4 MHz */ RCU_CFG1 &= ~(RCU_CFG1_PREDV0SEL | RCU_CFG1_PLL1MF | RCU_CFG1_PREDV1 | RCU_CFG1_PREDV0); RCU_CFG1 |= (RCU_PREDV0SRC_CKPLL1 | RCU_PLL1_MUL8 |RCU_PREDV1_DIV5 | RCU_PREDV0_DIV10);/* enable PLL1 */ RCU_CTL |= RCU_CTL_PLL1EN;/* wait till PLL1 is ready */while(0U == (RCU_CTL & RCU_CTL_PLL1STB)){ }#endif/* GD32F10X_MD and GD32F10X_HD and GD32F10X_XD *//* enable PLL */ RCU_CTL |= RCU_CTL_PLLEN;/* wait until PLL is stable */while(0U == (RCU_CTL & RCU_CTL_PLLSTB)){ }/* select PLL as system clock */ RCU_CFG0 &= ~RCU_CFG0_SCS; RCU_CFG0 |= RCU_CKSYSSRC_PLL;/* wait until PLL is selected as system clock */while(0U == (RCU_CFG0 & RCU_SCSS_PLL)){ }}

(4) 在 system_gd32f10x.c 文件中增加使用 120MHz 频率函数的调用，如图 3 所示：

5. 外设差异性
GD32F10x 与 GD32F30x 在外设上都是兼容的，但 GD32F30x 作为更高级的 MCU，较 GD32F10x在很多外设上增加了部分功能，用户可根据以下罗列出的外设差异性选择是否使用这些功能。
5.1 通用和备用输入/输出接口（GPIO 和 AFIO）
I/O 端口在作为输出使用时，GD32F30x 可将 IO 的速度设置为 120MHz(GD32F10x 最大 50MHz),当 I/O 端口输出速度大于 50MHz 时，建议使用 I/O 补偿单元对 I/O 端口进行斜率控制，从而降低 I/O端口噪声对电源的影响。具体功能以及寄存器设置，请用户参考 GD32F30x 用户手册。
5.2 模数转换器 ADC
为减轻 CPU 的负担，GD32F30x 较 GD32F10x 增加了片上硬件过采样单元。它能够处理多个转换，并将多个转换的结果取平均，得出一个 16 位宽的数据。片上硬件过采样单元是以降低数据输出率为代价，换取较高的数据分辨率。具体功能以及寄存器设置，请用户参考 GD32F30x 用户手册。
5.3 通用同步异步收发器 USART
GD32F30x 较 GD32F10x 在 USART 上增加了块模式(GD32F10x 只支持字节模式)、数据极性设置、数据位反转以及 TX、RX 引脚电平反转等功能，因此，GD32F30x 多了三个寄存器，分别为：USART_CTL3、USART_RT、USART_STAT1。具体功能以及寄存器设置，请用户参考 GD32F30x用户手册。

5.4 内部集成电路总线接口 I²C
GD32F30x 和 GD32F10x 的 I²C 都支持标速(最高 100KHz)和快速(最高 400KHz)，同时 GD32F30x可支持高速模式(最高 1MHz)，要使能高速模式，需将 I2C_FMPCFG 寄存器的 FMPEN 置 1。具体功能以及寄存器设置，请用户参考 GD32F30x 用户手册。
5.5 串行外设接口/片上音频接口 SPI/I²S
GD32F30x 和 GD32F10x 的 SPI/I²S 模块差异性主要表现在 GD32F30x 支持 SPI TI 模式、SPI NSS脉冲模式和 SPI 四线功能(只有 SPI0)，其中 SPI 的四线模式是用于控制四线 SPI Flash 外设，此模式下，数据传输速率是普通模式下的 4 倍。具体功能以及寄存器设置，请用户参考 GD32F30x 用户手册。
5.6 通用串行总线全速设备接口 USBD
GD32F30x 较 GD32F10x 在 USBD 外设中增加了 USB2.0 链接电源管理(LPM)等级 L1，目的是为了优化在挂起/恢复状态下的电源消耗。LPM 包括从 L0 到 L3 共 4 种状态。 LPM L1 状态（睡眠状态）是新的电源管理状态。具体功能以及寄存器设置，请用户参考 GD32F30x 用户手册。
5.7 闪存控制器 FMC
GD32F30x 较 GD32F10x 增加了位编程功能，为用户节省一定的 Flash 空间。其特点是，存储在闪存中的数据，其值为“1”的 bit 位可以改写为“0”，而不影响其它位。例如，地址 0x0800 0400存储的数据为 0x5a5a 5a5a，使用位编程功能，可直接将此地址的数据写为 0x0a0a 0a0a，而不需要先把该地址的数据擦除，然后写 0x0a0a 0a0a。
请注意，位编程功能不能将值为“0”的 bit 位写“1”，如上面的例子，将 0x0800 0400 地址写为0xfafa fafa，将不会成功。关于 FMC 中位编程具体功能以及寄存器设置，请用户参考 GD32F30x 用户手册。