【开发者经验分享】：STM32到GD32移植中的常见陷阱及解决方案


参考资源链接：[GD32与STM32兼容性分析及移植指南](https://wenku.csdn.net/doc/qfif93pgy8?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. STM32与GD32的基本差异分析

## 1.1 STM32和GD32简介

STM32和GD32都是基于ARM Cortex-M系列的微控制器，广泛应用于嵌入式系统设计中。STM32由STMicroelectronics生产，以其高性能和广泛的生态系统而闻名。GD32微控制器由中国的兆易创新推出，以高性价比和良好的社区支持受到开发者欢迎。在进行项目设计时，选择合适的微控制器是关键的一步，需要细致地了解它们之间的基本差异。

## 1.2 架构与性能对比

在架构上，STM32和GD32均采用ARM Cortex-M内核，但它们的外设配置、性能参数和内存架构上存在差异。例如，某些GD32型号提供了更多的GPIO引脚，而某些STM32系列则可能拥有更高级的通信接口。在性能方面，虽然核心相同，但不同的芯片制造工艺和设计优化导致在功耗、处理速度和稳定性上可能会有所不同。

## 1.3 开发环境与工具链

STM32拥有成熟的开发环境，如STM32CubeMX和STM32CubeIDE，以及大量的软件库和示例代码。相对而言，GD32的支持环境稍显年轻，但随着开发者社区的壮大，相关的开发工具和文档正在迅速完善。两者均支持基于GCC的工具链，使得开发者可以使用标准的ARM开发工具进行开发。

进行微控制器选择时，需要根据项目需求对这些差异进行细致的权衡。了解并掌握这些基本差异，将有助于为特定的项目需求选择最合适的微控制器，从而为后续的开发和移植工作打下坚实的基础。

# 2. 移植准备与基础工作

### 2.1 移植前的软硬件评估

#### 硬件兼容性检查

在开始移植工作之前，首先需要对目标硬件平台进行兼容性检查。这是因为STM32与GD32虽然在架构上有很大的相似性，但是它们在寄存器层面、外设特性以及引脚布局上仍然存在差异。一个有效的硬件兼容性检查流程通常包括以下几个步骤：

- **引脚映射**：核对STM32和GD32的引脚定义和功能，确保所有外设和接口在新平台上有对应的物理引脚，并且理解如何在新平台上复用原有的硬件设计。
- **时钟树配置**：检查时钟树的配置差异，确保时钟资源的合理分配和配置。
- **外设接口**：比较两者的外设接口，如SPI、I2C、USART等，确认是否需要硬件上的改动或者软件驱动的适配。

具体的硬件兼容性检查可以通过交叉参考STM32和GD32的官方数据手册，并借助硬件设计辅助工具进行。

| STM32外设 | GD32外设 | 备注 |
|-----------|-----------|------|
| SPI1      | SPI0      | 相同引脚对应关系 |
| USART1    | USART0    | 可能需要重新布线 |
| GPIOB     | GPIOB     | 直接映射，无需改动 |

### 2.2 移植工具链的建立

#### GCC编译器的选择与配置

移植工具链的建立是进行固件移植的基础。对于GCC编译器，必须确保其版本与GD32和STM32的硬件特性相匹配。在实际操作中，可以选择arm-none-eabi-gcc作为编译器，并通过包管理器安装对应的工具链。以下是一段示例代码，用于验证编译器版本：

arm-none-eabi-gcc --version

输出示例：

arm-none-eabi-gcc (GNU Tools for Arm Embedded Processors 9-2019-q4-major) 9.2.1 20191025
Copyright (C) 2019 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

#### 链接脚本和启动文件的准备

链接脚本和启动文件是链接阶段和初始化阶段的基石。确保链接脚本与目标硬件的内存布局相适应。启动文件是程序启动时最先执行的代码，它负责初始化系统的堆栈、全局变量等。通常在移植过程中需要根据目标硬件的特性，修改或重新编写启动代码。

以下是链接脚本中的内存定义部分的示例：

MEMORY
{
    FLASH (rx) : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 256K
    RAM (xrw) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 32K
}

### 2.3 移植过程中的初步修改

#### HAL库函数的替换与适配

移植过程中，HAL库函数可能需要替换或适配。STM32使用HAL库，而GD32一般使用Standard Peripheral Library。在进行HAL库函数的适配时，需要考虑到函数原型、参数以及返回值可能存在的差异。例如，若原代码中使用STM32 HAL库函数`HAL_TIM_Base_Start_IT()`，则需要在GD32项目中找到对应的函数进行替换。

// STM32 HAL库函数示例
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htimx);

// GD32标准外设库函数示例
timx_base_enable_it(&TIMx, TIM_IT_Update);

对于其他库函数的适配，可以通过对比源代码中的HAL库函数与GD32库函数的差异，逐个进行替换或编写适配层代码。

#### GPIO配置的差异处理

GPIO配置是移植中的另一个重点。由于STM32与GD32的GPIO操作函数存在差异，需要进行适配。例如，设置GPIO为输出模式的函数调用可能从`HAL_GPIO_Init()`变为`rcu_osPEEDHigh()`和`rcu_osetBits()`。

// STM32 GPIO配置示例
HAL_GPIO_Init(GPIOx, &(GPIO_InitTypeDef){GPIO_PIN_x, GPIO_MODE_OUTPUT_PP, GPIO_SPEED_FREQ_LOW});

// GD32 GPIO配置示例
rcu_ospeedHigh(GPIOx, GPIO_PIN_x);
rcu_osetBits(GPIOx, GPIO_PIN_x);

#### 时钟树的适配与调整

对于时钟树的适配，必须根据GD32的时钟系统重新配置时钟参数。GD32的时钟配置可以通过RCU（Reset and Clock Control Unit）来实现。确保系统时钟、外设时钟的配置正确。

// GD32时钟配置示例
rcu_ospeedHigh(RCU_GPIOx);
rcu_ahbConfig(RCU_AHBEN_GPIOx);

以上就是移植准备与基础工作的详细步骤。接下来的章节将会介绍移植过程中常见的一些陷阱以及相应的解决方案。

# 3. 移植中的常见陷阱及解决方案

在进行STM32到GD32的移植过程中，开发者常常会遇到一系列挑战，它们通常表现为技术细节上的差异，如果不妥善处理，可能会导致系统不稳定或者功能失效。本章将详细探讨这些常见陷阱，并提供针对性的解决方案。

## 3.1 外设驱动适配问题

在移植过程中，对不同MCU平台外设驱动的适配是一项核心工作。由于STM32和GD32在设计上存在差异，因此在适配过程中需要特别注意。

### 3.1.1 ADC和DAC的配置差异

模拟数字转换器(ADC)和数字模拟转换器