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

1.本文简介

GD32F30x 系列 MCU 是基于 Arm® Cortex®-M4 处理器的 32 位通用微控制器，与 STM32F10x 系列 MCU 保持高度兼容。本文主要从以下三个方面进行介绍：硬件资源对比、外设及性能对比以及从 STM32F10x 移植到 GD32F30x 的移植步骤，旨在让开发者能够快速从 STM32F10x 移植到 GD32F30x，缩短研发周期，加快产品开发进度。

2.GD32F30x vs STM32F10x 硬件资源对比

GD32F30x 和 STM32F10x 硬件引脚对比如表 2-1. GD32F30x 和 STM32F10xpin 对比所示，由该表可知，GD32F30x 与 STM32F10x 完全硬件兼容。

表 2-1. GD32F30x 和 STM32F10x pin 对比

3.GD32F30x vs STM32F10x 外设及性能对比

GD32F30x 外设资源较丰富，可实现对 STM32F10x 外设资源的覆盖。其中GD32F303 对应 STM32F103，GD32F305 对应 STM32F105，GD32F307 对应STM32F107。具体系统及外设资源对比如表 3-1. GD32F30x 和 STM32F10x 系统及外设资源对比所示。

4.从 STM32F10x 到 GD32F30x 系列移植步骤

4.1.集成开发环境选型及工程配置

4.1.1.使用 Keil 开发 GD32F30x

目前市面通用的 MDK for Arm®版本有 Keil4 和 Keil5，使用 Keil4 建议安装 4.74及以上，使用 Keil5 建议安装 5.20 以上版本。

4.1.2.在 Keil4 中添加 GD32F30x MCU

1. 从 MCU 官 网 或 网 盘 下 载 相 关 的 GD32F30x 系 列 插 件 MDKARM_AddOn_GD32F30x_V1.0.0.rar。

图 4-1. GD32F30x 系列 MCU 型号支持 pack 包名称（Keil4）

2. 双击解压安装至Keil4的目录，一般都会默认选择，如若同时安装了Keil4和Keil5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Keil4，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GD32F30x的型号，然后Options for Target -> Debug ->Settings -> Flash Download-> Add，如果下拉选项中有GD32F30x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）

4.1.3.在 Keil5 中添加 GD32F30x MCU

1. 从相关网站下载相关的GD32F30x系列插件Keil.GD32F30x_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Keil5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->Database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GD32F30x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Keil5打开Keil4工程，如果报找不到器件信息等错误，将Keil4的插件安装在Keil5的目录下，具体操作方式参考Keil4插件相关内容。

4.1.4.MDK 使用常见问题解答

1. Keil4打开Keil5工程

如果没有安装Keil5，也是能够使用Keil4来编译Keil5的工程，具体做法就是修改工程的后缀名，将Keil5工程的后缀名xxxx.uvprojx修改为xxxx.uvproj，即可使用Keil4来查看编译了。

2. Keil5打开Keil4工程

如果使用Keil5打开Keil4工程，打开时会遇到找不到MCU器件的情况，这种可以直接将Keil4工程的后缀名xxxx.uvproj修改为xxxx.uvprojx，即可正常使用Keil5来查看编译了。

3. GigaDevice.GD32F30x_DFP.pack特性

1. 支持在线安装方式；

2. 支持本地安装方式；

3. 自动生成GD32F30x系列MCU列表及对应的特征信息；

4. 自动匹配所选芯片对应的Flash算法；

5. 支持用户在Debug模式下查看寄存器状态；

6. 利用Books选项卡获取文档资料。

4. Pack包对Keil版本要求

Pack包适用于Keil5.15及以上版本，对于Keil5.13和5.14版本，有如下两个问题：

1. Debug模式下无法调用SVD文件查看寄存器状态；

2. 对Pack进行Schema check会报错。

5. Keil5打开Keil4工程，编译报错

图 4-9. 编译错误示意图

错误原因是core_cmInstr.h文件的路径在Keil5和Keil4中不同，可在Option forTarget的C/C++中添加core_cmInstr.h的文件路径，如图4-10所示：

图 4-10. 文件路径添加示意图

4.1.5.使用 GD-LINK 开发 GD32F30x

GD32F30x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 4-11. GD-LINK 选择 Debugger 类型

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

图 4-12. 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 4-13. 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 4-14. 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 4-15. GD-LINK 仿真示意图

4.1.6.使用 J-Link 开发 GD32F30x

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 4-16. 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 4-17. 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 4-18. 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 4-19. 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 4-20. J-Link 成功仿真示意图

4.1.7.使用 IAR 开发 GD32F30x

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。

4.1.8.在 IAR 中添加 GD32F30x MCU Device

1. 从 相 关 网 站 下 载 相 应 的 GD32F30x 系 列 插 件IAR_GD32F30x_ADDON.1.0.0.exe：

2. 运行IAR_GD32F30x_ADDON.1.0.0.exe,单击start开始安装插件。

图 4-21. 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 4-22. IAR 下 pack 包安装示意图

4.1.9.在 IAR 中编译调试 GD32F30x

在上一小节中我们已经添加了GD32F30x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 4-23. 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_cm4.c和core_cm4.h），但是需要勾选General Options->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 4-24. 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 4-25. 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 4-26. 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 4-27. 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。

4.2.System 模块使用注意事项

4.2.1.HXTAL 时钟丢失后，程序如何运行

程序使用外部晶振正常运行之后，如果将外部晶振去掉或者短路，GD32F30x 的程序不会取指执行。若将晶振重新恢复正常，程序会接着之前的地址运行，如果程序对丢时钟这种场景有特殊要求，应用中需要手动使能时钟安全系统，在其中做相关的保护措施。

4.2.2.如何区分 standby 复位和上电复位

仅通过 RCU 的 RCU_RSTSCK 寄存器无法区分是 standby 复位还是上电复位，需要结合查询 PMU 的 PMU_CS 寄存器解决问题。

4.2.3.HSE 注意事项

GD32F30x 外部晶体起振时间会比 STM32F10x 系列要长，所以原有的晶体超时时间需要加大：

调整前：

调整后：

4.2.4.如何通过软件区分 GD32 和 STM32

GD32F30x 在设计阶段，已经预留了相关寄存器，用户只需要软件读取寄存器,即可获取到相关的型号信息，GD32F30x 每个型号此处值都为固定值。

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

4.2.5.GD32F30x Flash 取值零等待，软件方面注意事项

GD32F30x 系列 Flash 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GD32F30x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。

4.2.6.GD32F30x 上电启动异常常见原因

1. 检查板子上 Boot 0 引脚是否悬空，GD32F30x 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。

4.2.7.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。

4.2.8.MCU 上电时间较长

由于设计架构差异，GD32F30x 比 STM32F10x 的上电时间和 Standby 唤醒时间较长，时间约 144ms，若对时间没有要求，可忽略。

4.2.9.代码超过 256K 后执行速度慢

GD32F30x 系列的 Flash 分为 Code 区（前 256K）和 Data 区（256K 以后的区域），二者在擦写操作上没有区别，但是读操作时间上存在较大差别，Code 区代码取值零等待，Data 区执行代码会有较长延时。应用中如果涉及该架构影响到使用可以通过分散加载来改善，具体做法参考分散加载应用文档。

4.3.CAN 模块使用注意事项

4.3.1.CAN 发送出现 ACK 错误

假如出现类似 ACK 出错的问题，可以修改采样点，一般做法是将 BS1 值增大，BS2 减小。

4.3.2.CAN 接收异常，接收两帧数据会丢一包数据

STM32 固件库会调用 CAN_FIFORelease 函数，如果手动多调用一次清缓存的动作会导致 CAN 接收丢包，也就是软件中无需主动调用 CAN_FIFORelease 函数，CAN FIFO 会被自动释放。

4.4.低功耗注意事项

4.4.1.在 Stop 模式下，少数芯片功耗偏高

为了使功耗恢复正常，需要将没用到的 IO 口全部配置成模拟输入（AN）模式，芯片内部未引出来的也要配置。

4.4.2.在 Stop 模式下，概率性不能唤醒

在不断进出 Stop,并且不断有 timer 或者 systick 中断时，运行很长时间后，在 Stop模式下有概率性的无法唤醒。

解决方案：

当进入 Stop 时（WFI/WFE）,屏蔽掉除唤醒源中断外的所有中断，出 Stop 之后再打开其他中断，代码修改如下。

4.5.ADC 模块使用注意事项

4.5.1.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 40M 获取到的数据不具有参考意义；

3. ADC 不耐 5V 的 IO 口被接入超过 VDDA 的电平信号；

4. ADC 采样值偏小或不稳定，应该适当的降低 ADC 时钟，加大采样周期的值。

4.5.2.ADC1 和 ADC2 同步模式下，注意事项

如果 ADC1 和 ADC2 同步采集，ADC2 是跟着 ADC1 同步触发，此时 ADC2 的注入组的触发方式需要手动配置成软件触发（默认是 TIMER1_TRGO），否则可能导致 ADC 注入组无数据。

4.5.3.ADC_CR2 中的 ADCON 使用注意事项

ADC 使能以后需要在代码里面插入 1 个通道的 ADC 转换周期以上；

4.5.4.ADC 查询法采集数据，出现通道错乱的情况

ADC 使用查询法采集数据时，如果使能了 ADC 的 SCAN 模式，就有可能会出现ADC 数据错乱的情况；ADC 采集通道 SCAN 功能只适用于多通道注入采样和DMA 模式。

4.5.5.ADC 在每次复位之后采样值有偏差

由于 MCU 上电或者复位阶段，ADC 校准时，电源不稳定，导致校准时出现偏差，ADC 值采样均出现偏大或者偏小，可以关闭校准,或者等电源稳定后再校准解决该问题。

4.6.RCU 模块使用注意事项

当 IAP 时，使用 GD32 的固件作为 boot，跳转到 STM32 固件库的 APP 后，可能造成系统时钟不对，例如 uart 打印异常，timer 异常。

GD32F30x 系列 MCU 最高主频可以运行 120MHz，PLL 倍频参数比 STM32 的多几个 bit,如下，出现异常时，需要跳转前将相关的 bit 复位。

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

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

4.7.SPI 模块使用注意事项

4.7.1.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 GD32 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。

4.7.2.SPI 使能之后配置参数不生效

当需要修改 SPI 模式或者速度的时候，需要将 SPI 先 disable，再修改参数，最后再 enable.

4.7.3.SPI 从机模式管脚模式

从机模式下 CLK、MISO、NSS 需要将 IO 配置成 Input_floating,才能正常工作。

4.8.UART 模块使用注意事项

4.8.1.UART DMA 注意事项

使用 UART DMA 发送数据的时候，可能丢掉一帧中的第一个 byte 数据，注意尽量不要在发送的时候频繁的开关 UART 发送，若测试无问题，可以忽略。

usart_transmit_config(USARTx,USART_TRANSMIT_ENABLE)假如要关闭 UART 发送，需要按照以下流程：

先开启 usart_transmit_ enable 再去打开 dma_channel_enable，如下图。

4.9.RTC 模块使用注意事项

4.9.1.LSE 驱动模式

GD32 MCU 的 RTC 驱动能力分四档，默认是强驱动能力，若不使用 GD32 本身的固件库，可能会强驱动改成弱驱模式，造成部分机器不起振，则需要将寄存器RCU_BDCTL 的 LXTALDRI[1:0]配置成 11

4.10.USB 模块使用注意事项

USBD 通讯假如出现 PMOUIF 和 ERRIF 错误，可以通过屏蔽 CNTR_ESOFM 标志来解决该问题。

4.11.Flash 模块使用注意事项

4.11.1.Flash 擦写差异

GD32 MCU Flash 执行速度快，但是写操作慢，所以在对 Flash 操作的时候需要修改下面几个函数：

4.11.2.Flash 操作地址差异

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。

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