GD32替代STM32注意事项

GD32F103替代STM32F103

一、前言

最近半导体行业出现的缺货浪潮，各种芯片价格飙升，像一些常用芯片如STM32F103C8T6，从去年的5块一片涨价到现在的65一片，涨幅17倍！！！在这种情况下，大家纷纷在找一些国产芯片来替代ST的芯片，而在国产中做的比较好的芯片就是兆易创新的GD32芯片了，我最近也本着学习的心态研究了一下GD32快速替换STM32的方式，使用GD32F303VCT6替换STM32F103VCT6，以此为例做一些记录分享给大家

二、GD32与STM32

• 什么是GD32

GD32是由北京兆易创新开发的国产32位MCU，基于Arm Cortex- M3/M23/M4内核以及RISC-V内核的32位通用微控制器，与STM32相比，CPU主频更高，内存更多，外设更丰富。其众多产品是以STM32芯片为模板，基于STM32的底层寄存器地址进行正向研发，部分产品可以直接PIN TO PIN替代STM32的芯片，部分型号可以直接以STM32的程序做部分修改后直接烧入进GD32中运行，例如GD32E103、GD32F10x、GD32F30x都是和STM32F10x系列是完全PIN TO PIN兼容的，内部地址寄存器完全兼容，唯一区别只是内核不同，但在使用外设时影响不会很大，下面的文章我也围绕GD32替代STM32F10x系列的芯片展开叙述

• GD32F10x/F30x和STM32F10x资源对比

选项	GD32F10x系列特性	GD32F30x系列特性	STM32F10x系列特性
CPU及Flash特性	高达108MHz主频 高达3M Flash 前256K Flash零等待	高达120MHz主频 高达3M Flash 前256K Flash零等待	72M主频，512KFlash
片内外设特性	高达3个12位ADC； 高达2个12位DAC； 高达10个通用16位定时器，2个基本定时器和2个增强型定时器； 高达3个SPI、2个I2C、5个USART/UART、2个I2S、2个CAN、1个全速USBD、1个全速USBFS、1个以太网MAC	高达3个12位ADC； 高达2个12位DAC； 高达10个通用16位定时器，2个基本定时器和2个增强型定时器； 高达3个SPI、2个I2C、5个USART/UART、2个I2S、2个CAN、1个全速USBD、1个全速USBFS、1个以太网MAC	3个ADC，2个DAC，4个通用TIM，2个高级TIM，2个基本TIM，3个SPI，2个I2C，5个USART，1个USB，1个CAN，1个SDIO
其他特性	36~144 PIN;具有SDIO模块；	36~144 PIN 具有SDIO模块；	36~144 PIN 具有SDIO模块；

• GD32F10x/F30x与STM32F10x软硬件设计对比

相同点

1. 芯片的型号命名方式相同，而且相同信号的引脚定义基本相同，具体命名规范如下

1. 函数库文件基本相同：因为GD32正向研发，对于PIN TO PIN的芯片，内部寄存器地址和STM32完全相同，所以STM32的库文件编译后的文件可以直接下载

2. 编译工具相同如keil、IAR都相同

不同点

1. 工作电压有所不同，STM32的工作电压在2.0~ 3.6V或1.65~ 3.6V，GD32的工作电压在 2.6~3.6V，工作范围相对要窄。

2. GD32F303/F103主频比STM32F103主频要高，适合一些更快的计算中

3. GD32提高了相同工作频率下的代码执行速度，所以GD32的_NOP()时间比STM32更加短，所以不使用定时器做延时时要注意修改

4. GD32的flash擦除时间要比STM32更长

5. 功耗上GD32的功耗要相对高一点

6. GD32的BOOT0必须接10K下拉或接GND，ST可悬空，这点很重要。

7. RC复位电路必须要有，否则MCU可能不能正常工作，ST的有时候可以不要。

8. GD的swd接口驱动能力比ST弱，可以有如下几种方式解决：
   a、线尽可能短一些；
   b、降低SWD通讯速率；
   c、SWDIO接10k上拉，SWCLK接10k下拉。

9. GD对时序要求严格，配置外设需要先打开时钟，在进行外设配置，否则可能导致外设无法配置成功；ST的可以先配置在开时钟。

10. 修改外部晶振起振超时时间，不用外部晶振可跳过这步。
    原因：GD与ST的启动时间存在差异，为了让GD MCU更准确复位（不修改可能无法复位）。

三、程序下载方法

在使用GD的标准库开发时，可以使用J-Link、DAP在编译器内可以进行下载程序和在线仿真

在使用STM32的库进行开发时，因为芯片不对应，无法进行仿真，但在程序验证之后可以直接移植到对于芯片PIN TO PIN的GD芯片之中，具体下载方式有通过J-LinkFlash或者GD-Link下载hex，或者跳过FlyMCU经过USB转TTL和串口1连接下载程序，还有一种跳过DFU下载这个我没有尝试过，下面我就具体讲一下J-Link下载和FlyMCU串口下载到GD32 （该下载方法对ST和GD都有效）

• J-Link下载

准备条件：

1. 首先我们有一个STM32F103VCT6的点灯工程hex，通过CubeMX配置，具体教程看我之前的文章：点灯链接，这里因为要移植到GD32，需要修改工程里面的HSE超时时间，具体位置在生成代码的如下位置，把值改大就行，不改大会影响复位正常运行！！！改完生成新的hex文件

1. JFlashARM.exe软件

1. J-Link连接电脑与GD32F303

操作步骤：

1. 打开软件，点击设置，进入工程设置

1. 设置下载模式，这里我用的SWD下载

1. 设置下载的目标对象-STM32F103VCT6

1. 设置Auto下载时的操作

1. 设置完成回到主界面，点击open打开hex文件

1. 点击连接，连接jlink和芯片

1. 点击auto进行下载程序

1. 下载后可能出现ERROR: Could not start CPU core. (ErrorCode: -1)报错，但是不影响，只要出现下面框选的内容就代表程序下载完成，出现报错可能的原因是因为我使用的M3内核程序下载到M4内核单片机，软件复位启动后会报错，但实际上已经自动复位完成了，如果不想出现报错，把auto里面最好一个选项取消勾选，就不会有报错了，但这样需要自己硬件复位程序。还有一个注意点，每次hex重新生成后需要重新再打开一次hex文件，可能是JFlash版本问题。

• FlyMcu下载

准备条件：

1. USB转TTL模块连接GD32单片机

1. FlyMcu下载软件

1. 一个STM32F103VCT6的点灯工程hex和上面的相同

操作步骤：

1. 将USB转TTL与单片机串口1连接，同时保证两边共地，及USB转TTL的TX接PA10，RX接PA9，GND与GND连接VCC可接可不接，但如果接了电压要接到相同的，不要接错，接完将USB转TTL插到电脑上
2. 打开FlyMcu，选择串口连接，波特率设置为115200，过高不稳定，过低下载慢，根据自己需求来

1. 选择打开hex文件

1. 选择STMISP，同时配置模式为不使用RTS和DTR，因为我的USB转TTL是直接连接到单片机串口1的，其他的模式需要配合一些电路设计，具体可以百度

1. 将单片机的Boot0拉高Boot1拉低，原因（参考百度）：这样设置启动方式为系统存储器启动方式，从系统存储器启动，该模式的启动程序功能是由厂家设置的。一般来说，这样的启动方式用的比较少。系统存储器是芯片内部一块特定的区域，GD32在出厂时，由GD在这个区域内部预置了一段BootLoader，也就是我们常说的ISP程序，这是一块ROM，出厂后无法改动。一般来说，我们选用这样的启动模式时，是为了从串口下载程序，由于在厂家提供的BootLoader中，提供了串口下载程序的固件，能够通过这个BootLoader将程序下载到系统的Flash中。该下载方式须要下面步骤：

   1. 将BOOT0设置为1，BOOT1设置为0，然后按下复位键，这样才干从系统存储器启动BootLoader

   2. 最后在BootLoader的帮助下，通过串口下载程序到Flash中

6.在FlyMcu中点击下载，之后按下开发板复位按键，程序显示下载，下载完成如下

1. 将boot0插回低电平，复位芯片运行程序

GD32直接下载STM32 Hal库开发的程序运行完成

四、使用CubeMX开发GD32测试

这一栏是我用STM32CubeMX进行开发，并下载到GD32F303VCT6的芯片上运行，观察移植效果的一些记录，测试会一直更新，并且将我遇到的反馈效果记录下来，给后面同学做参考

• HAL库开发测试GPIO输出，1S灯的电平反转一次

测试效果：完美运行，示波器看了电平变化间隔，精度挺高

• HAL库开发测试串口1输出数据，1S发送一次信息

测试效果：时间戳观察，符合预期现象，下次使用逻辑分析仪看一下具体波形和STM32做对比！