【GD32 MCU 移植教程】4、STM32F030 系列移植到 GD32F3x0 系列

1.前言

對(duì)于 STM32F0x0 到 GD32F3x0 的移植，指的是在我們已經(jīng)修改后的關(guān)于 ST 的固件庫(kù)中進(jìn)行替換底層，修改后的 ST 底層庫(kù)可以正常的在 GD32F3x0 上運(yùn)行，本文檔旨在說(shuō)明 GD32F3x0 和 STM32F030 之間的本質(zhì)差異，以及在替換完成底層之后，對(duì)于 GD32F3x0 和 STM32F0x0 的環(huán)境配置、外設(shè)操作等一些差異的地方。注意：以下只對(duì)比 STM32F030x4/6/8 系列。

2.硬件差異

3.內(nèi)部資源對(duì)比

以上斜杠“/”代表有多種情況，需要根據(jù)具體芯片型號(hào)區(qū)分。

4.軟件環(huán)境設(shè)置

4.1 使用 Keil 開發(fā) GD32F3x0

目前市面通用的MDK for ARM版本有Keil 4和Keil 5：使用Keil 4建議安裝4.74及以上；使用Keil 5建議安裝5.20以上版本。

4.1.1. 在 Keil4 中添加 GD32F3x0 MCU Device

1. 從MCU官網(wǎng)下載相關(guān)的GD32F3x0系列插件MDK-ARM_AddOn_GD32F3x0_V1.0.0.rar。

圖 4-1. GD32F3x0 系列 MCU 型號(hào)支持 pack 包名稱（keil4）(圖片僅供參考，以實(shí)物為主下同)

2. 雙擊解壓安裝至Keil 4的目錄，一般都會(huì)默認(rèn)選擇，如若同時(shí)安裝了Keil 4和Keil 5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Keil 4，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(guò)如下方式查看：打開一個(gè)工程，將型號(hào)選為GD32F3x0的型號(hào)，然后Options for Target -> Debug ->Settings -> Flash Download-> Add，如果下拉選項(xiàng)中有GD32F3x0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）

4.1.2. 在 Keil5 中添加 GD32F3x0 MCU Device

1. 從相關(guān)網(wǎng)站下載相關(guān)的GD32F3x0系列插件Keil.GD32F3x0_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Keil 5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)GD32F3X0的算法，即說(shuō)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Keil 5打開Keil 4工程，如果報(bào)找不到器件信息等錯(cuò)誤，將Keil 4的插件安裝在Keil 5的目錄下，具體操作方式參考Keil 4插件相關(guān)內(nèi)容。

4.2 使用 GD-Link 開發(fā) GD32F3x0

GD32F3x0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(guò)低，只有Keil4.74以上的版本和Keil5才支持CMSIS-DAP Debugger選項(xiàng)。

圖 4-9. GD-Link 選擇 Debugger 類型

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

圖 4-10 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 4-11. 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 4-12. 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 4-13. GD-Link 仿真示意圖

4.3 使用 J-Link 開發(fā) GD32F3x0

使用J-Link來(lái)debug GD MCU，具體配置如下：

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

圖 4-14. 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 4-15. 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 4-16. 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 4-17. 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 4-18. J-Link 成功仿真示意圖

4.4 使用 IAR 開發(fā) GD32F3x0

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(lái)添加GD的器件型號(hào)，進(jìn)行相關(guān)的debug工作。

4.4.1. 在 IAR 中添加 GD32F3x0 MCU Device

1. 從相關(guān)網(wǎng)站下載相應(yīng)的GD32F3x0系列插件IAR_GD32F3x0_ADDON.1.0.0.exe：

2. 運(yùn)行IAR_GD32F3x0_ADDON.1.0.0.exe,單擊start開始安裝插件。

圖 4-19. 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 4-20. IAR 下 pack 包安裝示意圖

4.4.2. 在 IAR 中編譯調(diào)試 GD32F3x0

在上一小節(jié)中我們已經(jīng)添加了GD32F3x0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(shuō)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 4-21. 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_cm3.c和core_cm3.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 4-22. 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 4-23. 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(lái)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 4-24. 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(wú)法正常下載至芯片內(nèi)部。

圖 4-25. 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(duì)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。

5.外設(shè)資源地址對(duì)比

備注：GD32F350 新增多了比較器（CMP）,CEC,DAC,USB，TSI。

6. 外設(shè)移植

6.1 System

GD32F3x0 在系統(tǒng)寄存器中新增 Unique device ID (96 bits)，代表每一顆獨(dú)一無(wú)二的芯片

6.1.1 HSE 注意事項(xiàng)

GD32 外部晶體起振時(shí)間會(huì)比 STM32F030 系列要長(zhǎng)，所以原有的晶體超時(shí)時(shí)間需要加大：

調(diào)整前：

#define HSE_STARTUP_TIMEOUT ((uint16_t)0x0500) /*!< Time out for HSE start up */

調(diào)整后：

#define HSE_STARTUP_TIMEOUT ((uint16_t)0xFFFF) /*!< Time out for HSE start up */

6.1.2 GD32F3x0 Flash 取指零等待，軟件方面注意事項(xiàng)

GD32F3x0 系列 Flash 都為零等待設(shè)計(jì)，在同主頻下，帶來(lái)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(yǔ)句來(lái)做延時(shí)，延時(shí)時(shí)間在 GD32F3x0 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(lái)做延時(shí)函數(shù)。

6.1.2 GD32F3x0 上電啟動(dòng)異常常見原因

1. 檢查板子上 Boot0 引腳是否懸空，GD32F3x0 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)。

6.1.3 MCU 無(wú)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(guò)長(zhǎng)或者是通信速率過(guò)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。

6.2 GPIO 方面問(wèn)題

完全兼容，無(wú)需修改。

6.3 中斷

在中斷管理器 NVIC 中，GD32F3x0 支持搶占式中斷（內(nèi)核的差別）

寄存器方面存在差別

從上圖可以看出兩者之間的內(nèi)部設(shè)計(jì)是不同的，用戶在移植的時(shí)候需要注意。如果是使用

我們修改過(guò)的基于 ST 庫(kù)的代碼，需要注意中斷聲明的名稱和中斷向量表中的匹配即可。

6.4 DMA 模塊

完全相同，無(wú)需修改。

6.5 RCC 模塊

不完全相同，對(duì)于 GD32F3x0 最高主頻可以到 84M/108M，所以可以提高主頻。

在外設(shè)時(shí)鐘上，也多了一條時(shí)鐘總線

關(guān)于 STM32F030 系統(tǒng)框圖

關(guān)于 GD32F3x0 系統(tǒng)框圖

6.6 TIMER 模塊

完全相同，無(wú)需修改。

6.7 USART 模塊

完全相同，無(wú)需修改。

6.8 ADC

不兼容，需要替換底層庫(kù)。（PS：提供的關(guān)于能夠使用 GD32F3x0 的 ST 庫(kù)已經(jīng)被替換了）GD3x0 ADC 最多支持 16+3 個(gè)通道，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于 ST030 的 10+2 個(gè)通道。

需要特別說(shuō)明的是，雖然同樣只有 1 個(gè) ADC，GD3x0 的 ADC 模塊是和 ST103 的 ADC 模塊是兼容的，ST030 的 ADC 沒有了注入組，并且只有 1 個(gè) ADC 數(shù)據(jù)寄存器，所以多通道采樣時(shí)必須要用 DMA。

而 GD3x0 的 ADC 保持 ST103 的規(guī)則組和注入組（最多 4 個(gè)）的操作方式，所以可以參照GD32F103 或者 STM32F103 類似操作 ADC。

6.8.1

ADC 采集數(shù)據(jù)異常問(wèn)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(guò)高，ADC 采樣時(shí)鐘高于 14M 獲取到的數(shù)據(jù)不具有參考意義。因此，在實(shí)際使用中，應(yīng)該確保 ADC 時(shí)鐘不高于 14MHz；

3. ADC 采樣值偏小或不穩(wěn)定，應(yīng)該適當(dāng)?shù)慕档?ADC 時(shí)鐘，加大采樣時(shí)間。

6.9 IIC

內(nèi)部集成電路總線接口，寄存器方面存在差別

按照 GD32F103 的外設(shè)進(jìn)行設(shè)計(jì)，操作方式和 GD32F103 或 STM32F103 類似。

6.10 SPI

GD32F3x0 的 SPI 和 IIS 使用的是同一組寄存器，故寄存器方面存在差別。

6.10.1 SPI 通信 BSY 標(biāo)志位

在 SPI 程序編寫的過(guò)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)?GD 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(guò)程中不要使用 BSY 作為每次傳輸?shù)呐袛?，使?TXE 和 RXNE 來(lái)進(jìn)行判斷。

6.10.2 SPI 切換時(shí)鐘頻率后不能正常收發(fā)數(shù)據(jù)

與 ST 差異：GD32 在切換 SPI 時(shí)鐘前要關(guān)閉 SPI，切換完成后再使能 SPI。ST 是要切換完成后使能 SPI 即可，不需要先關(guān)閉 SPI。

因此，在使用 GDF3x0 的 SPI 時(shí)，需在切換 SPI 時(shí)鐘前要關(guān)閉 SPI，切換完成后再使能 SPI。

6.11 PMU 電源管理

完全兼容，無(wú)需修改

6.12 FWDGT

完全兼容，無(wú)需修改

6.13 Flash 方面問(wèn)題

完全兼容，無(wú)需修改。

如果操作 Flash 使 用 的 是 庫(kù) 函 數(shù) ， 因 為 我 們 提 供 的 庫(kù) stm32f0xx_flash.h 和stm32f0xx_flash.c 中已經(jīng)把二者有差異的地方改過(guò)了，所以操作 Flash 無(wú)需修改。但是GD330 的 Flash 的頁(yè)擦除和編程時(shí)間要稍長(zhǎng)于 ST030，但是 GD32F3x0 flash 的代碼段處于零等待區(qū)域，再加上同樣跑 84/108M，GD3x0 的代碼執(zhí)行效率高于 ST030。

6.13.1 Flash 操作地址問(wèn)題

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

7.舉例：以使用 EXTI+SPI 為例

0. 打開基于 STM32F030 的固件庫(kù)，打開運(yùn)行環(huán)境

原有的工程項(xiàng)目可能是 keil4 建立的，直接在 keil4 工程后綴名添加 x，即變成 keil5 項(xiàng)目；

1.在 keil 環(huán)境下，只需要安裝 GD32F3x0 的固件包，可以到官網(wǎng)下載相應(yīng)的固件包插件。

2.固件庫(kù)軟件移植步驟（以 GD32F350 為例子）

3.選擇 GD32F350 設(shè)備型號(hào)

在修改型號(hào)完成之后，進(jìn)行編譯-這個(gè)時(shí)候是編譯通過(guò)的。

4.經(jīng)過(guò)上面的對(duì)比，以 EXTI 移植為例：

先介紹 GD32 現(xiàn)有的庫(kù)，主要分為兩大類型的庫(kù)，一個(gè)使用 struct 進(jìn)行包裝給客戶使用的庫(kù)，另一種方式是使用寄存器直接賦值的方式。這次重點(diǎn)是使用結(jié)構(gòu)體的固件庫(kù)版本。

先進(jìn)行寄存器直接的對(duì)比：左邊是 GD32F3x0 的寄存器，右邊是 STM32F030 寄存器

EXTI 寄存器：

SPI 寄存器：

可以看出 SPI 上的寄存器差別很大，GD32F3x0 的 SPI 中含有 IIS 相關(guān)的寄存器，所以就函數(shù)內(nèi)部庫(kù)來(lái)說(shuō)，差別會(huì)更大的。

函數(shù)庫(kù)的內(nèi)部函數(shù)：

左邊為基于 ST 庫(kù)修改適用于 GD32F3x0 ，右邊為 GD 官方提供的庫(kù)（下同）

可以看出內(nèi)部的庫(kù)是不一樣的，GD32F3x0 是 M4 內(nèi)核，可以支持中斷分組，而 STM32F030 是不支持的。

函數(shù)配置方面：

關(guān)于 SPI，GD 的命名規(guī)則是 SPI0、SPI1、SPI2，而在使用 ST 的庫(kù)時(shí)候?yàn)?SPI1、SPI2、SPI3。

以下的代碼是直接從 ST 的庫(kù)案例代碼直接復(fù)制過(guò)來(lái)，可以直接使用（在修改過(guò)的庫(kù)上）

而在函數(shù)配置方面，也可能有一些差別，從上圖可以看出來(lái)，但是函數(shù)名稱基本是一樣的，從上圖可以看出來(lái)，在函數(shù)配置結(jié)構(gòu)方面，可能有一些差別，但是函數(shù)名稱基本是一樣的。因?yàn)闀r(shí)間效率的關(guān)系，我們不建議客戶自己將 ST 庫(kù)移植到 GD 芯片上，可是聯(lián)系我們提供現(xiàn)成的移植好的庫(kù)。

8.關(guān)于 GD32F3x0 和 F1x0 和 STM32F030 的關(guān)系

對(duì)于 GD32F3x0 是完全兼容 GD32F1x0 系列的，GD32F3x0 是在 GD32F1x0 上做了一些外設(shè)升級(jí)和優(yōu)化，

所以對(duì)于 GD32F3x0 和 STM32F030 之間的差別，基本就是 GD32F1x0 和 GD32F3x0 之間的差別。

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