本帖最后由 聚沃科技 于 2024-9-3 09:01 编辑
1.前言
对于 STM32F0x0 到 GD32F3x0 的移植，指的是在我们已经修改后的关于 ST 的固件库中进行替换底层，修改后的 ST 底层库可以正常的在 GD32F3x0 上运行，本文档旨在说明 GD32F3x0 和 STM32F030 之间的本质差异，以及在替换完成底层之后，对于 GD32F3x0 和 STM32F0x0 的环境配置、外设操作等一些差异的地方。注意：以下只对比 STM32F030x4/6/8 系列。
2.硬件差异
3.内部资源对比
以上斜杠“/”代表有多种情况，需要根据具体芯片型号区分。
4.软件环境设置
4.1 使用 Keil 开发 GD32F3x0
目前市面通用的MDK for ARM版本有Keil 4和Keil 5：使用Keil 4建议安装4.74及以上；使用Keil 5建议安装5.20以上版本。
4.1.1. 在 Keil4 中添加 GD32F3x0 MCU Device
1. 从MCU官网下载相关的GD32F3x0系列插件MDK-ARM_AddOn_GD32F3x0_V1.0.0.rar。
图 4-1. GD32F3x0 系列 MCU 型号支持 pack 包名称（keil4）(图片仅供参考，以实物为主下同)
2. 双击解压安装至Keil 4的目录，一般都会默认选择，如若同时安装了Keil 4和Keil 5才需要手动选择。
图 4-2. Pack 包安装示意图（keil4）
3. 安装成功后，重新打开Keil 4，则可以在File->Device Database中出现Gigadevice的下拉选项，点击可以查看到相应的型号。
图 4-3. Pack 包成功安装示意图（keil4）
4. 为了后续debug工作的顺利进行，建议检查一下安装路径下是否有下载算法，可以通过如下方式查看：打开一个工程，将型号选为GD32F3x0的型号，然后Options forTarget -> Debug ->Settings -> Flash Download-> Add，如果下拉选项中有GD32F3x0的下载算法则完全安装成功。
图 4-4. Flash 算法文件选择示意图（keil4）
4.1.2. 在 Keil5 中添加 GD32F3x0 MCU Device
1. 从相关网站下载相关的GD32F3x0系列插件Keil.GD32F3x0_DFP.1.1.0.rar。
图 4-5. GD32 MCU 型号支持 pack 包名称（keil5）
2. 解压并安装至Keil 5的目录，一般都会默认选择。
图 4-6. Pack 包安装示意图（keil5）
3. 安装完后重新打开keil5工程，即可在Device中出现Gigadevice的型号
图 4-7. Pack 包安装成功示意图（keil5）
4. 在Options for Target -> Debug ->Settings ->Flash Download 中添加flash算法，会出现GD32F3X0的算法，即说明安装成功。根据相应的芯片选择合适的算法，即可下载仿真。
图 4-8. Flash 算法文件添加示意图（keil5）
5. 用Keil 5打开Keil 4工程，如果报找不到器件信息等错误，将Keil 4的插件安装在Keil 5的目录下，具体操作方式参考Keil 4插件相关内容。
4.2 使用 GD-Link 开发 GD32F3x0
GD32F3x0的开发板自带GD-link，可以用电路板上的GD-link调试仿真代码，操作方法如下。
1. 在Options for Target -> Debug 中选择“CMSIS-DAP Debugger”，部分客户反馈找不到这一驱动器选项，那是因为MDK版本过低，只有Keil4.74以上的版本和Keil5才支持CMSIS-DAP Debugger选项。
图 4-9. GD-Link 选择 Debugger 类型
2. 在Options for Target -> Utilities，也要选择“CMSIS-DAP Debugger”。
图 4-10 GD-Link 在 Utilities 中选择 Debugger 类型
3. 在Options for Target -> Debug ->Settings勾选SWJ、Port选择 SW。右框IDcode会出现”0xXBAXXXXX”。
图 4-11. GD-Link 成连接目标板示意图
4. 在Options for Target -> Debug ->Settings -> Flash Download中添加GD32的flash算法。
图 4-12. GD-Link 添加 Flash 算法文件示意图
5. 单击下图的快捷方式“debug”，即可使用GD-Link进行仿真
图 4-13. GD-Link 仿真示意图
4.3 使用 J-Link 开发 GD32F3x0
使用J-Link来debug GD MCU，具体配置如下：
1. 在Options for Target -> Debug中选择“J-LINK/J-Trace Cortex”
图 4-14. J-Link 在 Keil 中选择 Debugger 示意图
2. 在Options for Target -> Debug ->Utilities,也要选择“J-LINK/J-Trace Cortex”。
图 4-15. J-Link 在 Utilities 下选择 Debugger 示意图
3. 在Options for Target -> Debug ->Settings勾选SWJ，Port选择 SW。右框IDcode会出现“0xXBAXXXXX”。
图 4-16. J-Link 成功连接目标板示意图
4. 在Options for Target -> Debug ->Settings -> Flash Download中添加GD32的flash算法。
图 4-17. J-Link 在 Keil 下添加 flash 算法文件示意图
5. 单击下图的快捷方式“debug”，即可使用J-Link进行仿真。
图 4-18. J-Link 成功仿真示意图
4.4 使用 IAR 开发 GD32F3x0
IAR版本众多，版本之间的兼容性并不好，如果初次使用建议安装7.3以上的版本,安装好IAR以后再根据该文档来添加GD的器件型号，进行相关的debug工作。
4.4.1. 在 IAR 中添加 GD32F3x0 MCU Device
1. 从相关网站下载相应的GD32F3x0系列插件IAR_GD32F3x0_ADDON.1.0.0.exe：
2. 运行IAR_GD32F3x0_ADDON.1.0.0.exe,单击start开始安装插件。
图 4-19. IAR 中安装支持 GD32 型号 pack 包示意图
3. 安装成功后单击Finish，结束插件安装。
图 4-20. IAR 下 pack 包安装示意图
4.4.2. 在 IAR 中编译调试 GD32F3x0
在上一小节中我们已经添加了GD32F3x0系列的插件，这一小节我们介绍应如何使用它。使用IAR编译GD的型号，有两个办法，一种是使用现有的工程进行修改，还有就是重新建立工程，这里就不细说具体工程应该如何建立，GD的工程建立和别的平台都一致，建立工程时选择GD的相应型号。如果没有安装GD的插件，可以选择别的M3厂家型号。
图 4-21. 在 IAR 下选择芯片型号示意图
6.1以后的IAR不需要添加CMSIS文件（core_cm3.c和core_cm3.h），但是需要勾选GeneralOptions->Library Configuration的Use CMSIS，如果软件代码有使用到printf函数，还需要修改Library为FULL。
图 4-22. 在 IAR 下添加 CMSIS 文件示意图
芯片的Link文件建立工程时会默认根据型号选定，但是编译前还是要有检查的习惯，检查一下ICF文件是否有配置，是否正确。
图 4-23. 在 IAR 下添加 ICF 文件示意图
配置Debugger->Setup选项，新建立的工程默认是Simulator模拟，如果需要调试那么需要根据实际情况来选择：
1. 使用GD-Link选择CMSIS DAP（兼容性不好，不建议在IAR下使用）；
2. 使用J-Link选择J-Link/J-Trace。
图 4-24. 在 IAR 下选择 Debugger 示意图
配置Debugger->Download选项，新建的工程有可能没有配置download选项，如果我们需要调试代码那么务必要勾选User flash loader选项，且保证board file准确，否则程序无法正常下载至芯片内部。
图 4-25. 在 IAR 下配置 flash loader 示意图
如果选择了Debugger选项，那么还需要根据Debugger选项设定对应的调试选项；如果选择的是GD的型号，在IAR下面已经固定将所有的调试接口都配置为SWD接口，可以忽略该选项配置，直接进行相关的代码debug工作。
5.外设资源地址对比
备注：GD32F350 新增多了比较器（CMP）,CEC,DAC,USB，TSI。
6. 外设移植
6.1 System
GD32F3x0 在系统寄存器中新增 Unique device ID (96 bits)，代表每一颗独一无二的芯片
6.1.1 HSE 注意事项
GD32 外部晶体起振时间会比 STM32F030 系列要长，所以原有的晶体超时时间需要加大：
调整前：
#define HSE_STARTUP_TIMEOUT ((uint16_t)0x0500) /*!< Time out for HSE start up */
#define HSE_STARTUP_TIMEOUT ((uint16_t)0xFFFF) /*!< Time out for HSE start up */
GD32F3x0 系列 Flash 都为零等待设计，在同主频下，带来了更高的性能体验。如果用户代码有用到 for 循环或者是 while 循环语句来做延时，延时时间在 GD32F3x0 系列上会变短，需要适当的加大延时参数或改用 Timer 来做延时函数。
6.1.2 GD32F3x0 上电启动异常常见原因
1. 检查板子上 Boot0 引脚是否悬空，GD32F3x0 运行用户程序必须要求 Boot0 经 10K 电阻接 GND；
2. 如果板子上有大功率器件（Wifi、GSM、GPS 等），检查大功率器件开启瞬间 VDD是否存在跌落情况，如存在跌落可以适当加大电源输出端的负载电容；
3. 观察芯片的复位管脚，复位管脚是否一直处于拉低状态，检查是否供电异常或者是芯片硬件看门狗使能了，芯片处于反复复位状态。
6.1.3 MCU 无法正常使用 SWD 下载程序
1. 接线异常，SWD 相关的调试口未正常接好；
2. 芯片是否被读保护或者处于反复复位状态；
3. SWD 的调试线过长或者是通信速率过高，适当减短 SWD 数据线，同时降低 SWD 速率；
4. 按照硬件指南给 SWD 添加相应的上下拉电阻，提高通信抗干扰能力。
6.2 GPIO 方面问题
完全兼容，无需修改。
6.3 中断
在中断管理器 NVIC 中，GD32F3x0 支持抢占式中断（内核的差别）寄存器方面存在差别
从上图可以看出两者之间的内部设计是不同的，用户在移植的时候需要注意。如果是使用我们修改过的基于 ST 库的代码，需要注意中断声明的名称和中断向量表中的匹配即可。
6.4 DMA 模块
完全相同，无需修改。
6.5 RCC 模块
不完全相同，对于 GD32F3x0 最高主频可以到 84M/108M，所以可以提高主频。
在外设时钟上，也多了一条时钟总线
关于 STM32F030 系统框图
关于 GD32F3x0 系统框图
6.6 TIMER 模块
完全相同，无需修改。
6.7 USART 模块
完全相同，无需修改。
6.8 ADC
不兼容，需要替换底层库。（PS：提供的关于能够使用 GD32F3x0 的 ST 库已经被替换了）GD3x0 ADC 最多支持 16+3 个通道，远远高于 ST030 的 10+2 个通道。需要特别说明的是，虽然同样只有 1 个 ADC，GD3x0 的 ADC 模块是和 ST103 的 ADC 模块是兼容的，ST030 的 ADC 没有了注入组，并且只有 1 个 ADC 数据寄存器，所以多通道采样时必须要用 DMA。
而 GD3x0 的 ADC 保持 ST103 的规则组和注入组（最多 4 个）的操作方式，所以可以参照GD32F103 或者 STM32F103 类似操作 ADC。
6.8.1
ADC 采集数据异常问题分析
1. ADC 通道的采集引脚未配置为模拟输入，GD32 要求通道 IO 口必须配置为模拟输入；
2. ADC 时钟过高，ADC 采样时钟高于 14M 获取到的数据不具有参考意义。因此，在实际使用中，应该确保 ADC 时钟不高于 14MHz；
3. ADC 采样值偏小或不稳定，应该适当的降低 ADC 时钟，加大采样时间。
6.9
IIC
内部集成电路总线接口，寄存器方面存在差别
按照 GD32F103 的外设进行设计，操作方式和 GD32F103 或 STM32F103 类似。
6.10
SPI
GD32F3x0 的 SPI 和 IIS 使用的是同一组寄存器，故寄存器方面存在差别。
6.10.1
SPI 通信 BSY 标志位
在 SPI 程序编写的过程中，轮询使用 BSY 作为通信标志位，导致传送数据丢失或者是错误。这主要是因为 GD 的 BSY 标志位不是在写入 DR 后就置位的，而是发送完第一个 bit 才被置位，传输过程中不要使用 BSY 作为每次传输的判断，使用 TXE 和 RXNE 来进行判断。
6.10.2
SPI 切换时钟频率后不能正常收发数据
与 ST 差异：GD32 在切换 SPI 时钟前要关闭 SPI，切换完成后再使能 SPI。ST 是要切换完成后使能 SPI 即可，不需要先关闭 SPI。
因此，在使用 GDF3x0 的 SPI 时，需在切换 SPI 时钟前要关闭 SPI，切换完成后再使能 SPI。
6.11
PMU 电源管理
完全兼容，无需修改
6.12
FWDGT
完全兼容，无需修改
6.13
Flash 方面问题
完全兼容，无需修改。
如果操作 Flash 使 用 的 是 库 函 数 ， 因 为 我 们 提 供 的 库 stm32f0xx_flash.h 和stm32f0xx_flash.c 中已经把二者有差异的地方改过了，所以操作 Flash 无需修改。但是GD330 的 Flash 的页擦除和编程时间要稍长于 ST030，但是 GD32F3x0 flash 的代码段处于零等待区域，再加上同样跑 84/108M，GD3x0 的代码执行效率高于 ST030。
6.13.1
Flash 操作地址问题
写 Flash，必须采用绝对地址，也就是 0x08000000 为首地址。而对于读操作，既可以使用绝对地址，也可以用相对地址 0x00000000。
7.举例：以使用 EXTI+SPI 为例
0. 打开基于 STM32F030 的固件库，打开运行环境
原有的工程项目可能是 keil4 建立的，直接在 keil4 工程后缀名添加 x，即变成 keil5 项目；
1.在 keil 环境下，只需要安装 GD32F3x0 的固件包，可以到官网下载相应的固件包插件。
2.固件库软件移植步骤（以 GD32F350 为例子）
3.选择 GD32F350 设备型号
在修改型号完成之后，进行编译-这个时候是编译通过的。
4.经过上面的对比，以 EXTI 移植为例：
先介绍 GD32 现有的库，主要分为两大类型的库，一个使用 struct 进行包装给客户使用的库，另一种方式是使用寄存器直接赋值的方式。这次重点是使用结构体的固件库版本。先进行寄存器直接的对比：左边是 GD32F3x0 的寄存器，右边是 STM32F030 寄存器
EXTI 寄存器：
SPI 寄存器：
可以看出 SPI 上的寄存器差别很大，GD32F3x0 的 SPI 中含有 IIS 相关的寄存器，所以就函数内部库来说，差别会更大的。
函数库的内部函数：
左边为基于 ST 库修改适用于 GD32F3x0 ，右边为 GD 官方提供的库（下同）
可以看出内部的库是不一样的，GD32F3x0 是 M4 内核，可以支持中断分组，而 STM32F030 是不支持的。函数配置方面：
关于 SPI，GD 的命名规则是 SPI0、SPI1、SPI2，而在使用 ST 的库时候为 SPI1、SPI2、SPI3。
以下的代码是直接从 ST 的库案例代码直接复制过来，可以直接使用（在修改过的库上）
而在函数配置方面，也可能有一些差别，从上图可以看出来，但是函数名称基本是一样的，从上图可以看出来，在函数配置结构方面，可能有一些差别，但是函数名称基本是一样的。因为时间效率的关
系，我们不建议客户自己将 ST 库移植到 GD 芯片上，可是联系我们提供现成的移植好的库。
8.关于 GD32F3x0 和 F1x0 和 STM32F030 的关系
对于 GD32F3x0 是完全兼容 GD32F1x0 系列的，GD32F3x0 是在 GD32F1x0 上做了一些外设升级和优化，所以对于 GD32F3x0 和 STM32F030 之间的差别，基本就是 GD32F1x0 和 GD32F3x0 之间的差别。
教程由GD32 MCU方案商聚沃科技原创发布，了解更多GD32 MCU教程，关注聚沃科技官网，GD32MCU技术交流群：859440462
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