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GD32F20x中文手册:ARM Cortex-M33 MCU详细解读与电源管理
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更新于2024-07-20
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GD32F20x系列是一款由中国GigaDevice半导体公司生产的基于ARM Cortex-M33的2位微控制器,该系列单片机在2017年发布了其中文版用户手册,旨在为用户提供详细的硬件和软件设计指南。手册的核心内容围绕该设备的系统架构、存储器管理、电源控制以及闪存控制器展开。
1. **系统及存储器架构**:
- GD32F20x内核基于ARM Cortex-M33,提供高性能和低功耗特性。
- 系统架构部分详细描述了CPU的工作原理,包括内存映射,如位带、片上SRAM(用于程序执行和数据存储)和片上Flash(非易失性存储器,用于长期保存程序和数据)。
- 启动选项配置允许用户自定义启动流程,确保设备在不同条件下正确初始化。
- 器件电子签名包含了产品容量信息和96位唯一的器件ID,有助于产品识别和验证。
2. **电源控制**:
- PWR章节阐述了电源管理的重要性和特点,包括电池备份域,用于维持关键电路在掉电情况下的运行;VDD/VDDA和1.2V电源域支持不同工作电压需求;以及多种省电模式,节省能源消耗。
- PWR寄存器提供了对电源控制和状态的精细管理,例如PWR_CTLR和PWR_STR,用户可以根据应用调整供电模式。
3. **闪存控制器(FMC)**:
- FMC是核心存储元件,负责与外部Flash通信。手册介绍了闪存的结构,以及读取、写入操作的步骤,如FMC_CMR寄存器的解锁、页擦除、整片擦除和块编程等高级功能。
- FMC还包括了安全保护机制,确保数据的完整性,如页擦除/编程保护和可选字节块的操作控制寄存器。
4. **其他关键寄存器**:
- FMC_RESR、FMC_UKEYR、FMC_OBKEYR、FMC_CSR、FMC_CMR、FMC_AR等寄存器分别用于设置和管理闪存的不同操作,提供了编程和调试的接口。
GD32F20x User Manual Rev1.0文档为GD32F20x系列用户提供了全面的技术指导,涵盖了从硬件配置到电源管理和闪存操作的各个层面,是进行设计、编程和调试时的重要参考资源。对于希望使用国产MCU替代STM32F20x的工程师而言,这份手册是不可或缺的工具。
GD32F20x 用户手册
16
22.5.2. 无数据命令 ....................................................................................................................................... 685
22.5.3. 写单个数据块或多个数据块 ........................................................................................................... 685
22.5.4. 读单个数据块或者多个数据块 ....................................................................................................... 686
22.5.5. 数据流写和数据流读 (仅适用于多媒体卡) ................................................................................... 687
22.5.6. 擦除 ................................................................................................................................................... 688
22.5.7. 总线宽度配置 ................................................................................................................................... 689
22.5.8. 保护管理 ........................................................................................................................................... 689
22.5.9. 卡密码保护操作 ............................................................................................................................... 690
22.6. 特定操作 ........................................................................................................................ 692
22.6.1. SD I/O 卡的特定操作 ........................................................................................................................ 692
22.6.2. CE-ATA 的特定操作 ........................................................................................................................... 695
22.7. 硬件流控制 ..................................................................................................................... 696
22.8. SDIO 寄存器 ................................................................................................................... 696
22.8.1. SDIO 电源状态寄存器(SDIO_PWR) .................................................................................................. 696
22.8.2. SDIO 时钟控制寄存器 (SDIO_CLKCTLR) ......................................................................................... 696
22.8.3. SDIO 参数寄存器 (SDIO_PARA) ...................................................................................................... 697
22.8.4. SDIO 命令寄存器 (SDIO_CMD) ....................................................................................................... 698
22.8.5. SDIO 命令响应寄存器 (SDIO_RESPCMD) ....................................................................................... 698
22.8.6. SDIO 响应寄存器(SDIO_RESPx) ....................................................................................................... 699
22.8.7. SDIO 数据超时寄存器(SDIO_DTTR) ................................................................................................ 699
22.8.8. SDIO 数据长度寄存器(SDIO_DTLEN) .............................................................................................. 700
22.8.9. SDIO 数据控制寄存器(SDIO_DTCTLR) ............................................................................................. 700
22.8.10. SDIO 数据计数寄存器(SDIO_DTCNT) .......................................................................................... 702
22.8.11. SDIO 状态寄存器 (SDIO_STR) ..................................................................................................... 702
22.8.12. SDIO 中断清除寄存器(SDIO_INTCR) ........................................................................................... 703
22.8.13. SDIO 中断使能寄存器 (SDIO_IER) ............................................................................................... 704
22.8.14. SDIO FIFO 计数寄存器 (SDIO_FIFOCNT) ...................................................................................... 706
22.8.15. SDIO FIFO 数据寄存器 (SDIO_FIFO) ............................................................................................ 706
23. 通用串行总线 on-the-go 全速设备接口 (USB OTG_FS) ................... 708
23.1. 简介 ................................................................................................................................ 708
23.2. 主要特性 ........................................................................................................................ 708
23.2.1. 通用特性 ........................................................................................................................................... 708
23.2.2. 主机模式特性 ................................................................................................................................... 709
23.2.3. 设备模式特性 ................................................................................................................................... 709
23.3. 功能描述 ........................................................................................................................ 710
23.3.1. USB 2.0 OTG 全速控制器 .................................................................................................................. 710
23.3.2. OTG 全速物理层 .............................................................................................................................. 710
23.4. OTG_FS 操作 ................................................................................................................... 711
23.4.1. OTG 模式 ........................................................................................................................................... 711
23.4.2. 主机模式 ........................................................................................................................................... 713
23.4.3. 设备模式 ........................................................................................................................................... 718
GD32F20x 用户手册
17
23.5. USB OTG_FS FIFO ............................................................................................................. 722
23.5.1. 主机 FIFO 架构 .................................................................................................................................. 723
23.5.2. 设备 FIFO 架构 .................................................................................................................................. 724
23.5.3. FIFO RAM 分配 .................................................................................................................................. 725
23.6. SOF 触发 ......................................................................................................................... 726
24.6.1. 主机 SOF ............................................................................................................................................ 727
24.6.2. 外设 SOF ............................................................................................................................................ 727
23.7. 电源选项 ........................................................................................................................ 727
23.8. OTG_FS 中断 ................................................................................................................... 728
23.9. USB 系统性能 ................................................................................................................. 729
23.10. OTG_FS 寄存器 ............................................................................................................... 730
23.10.1. OTG_FSRS 存储器映像 ................................................................................................................. 730
23.10.2. USB OTG_FS 全局寄存器组 .......................................................................................................... 731
23.10.3. 主机控制和状态寄存器组 ........................................................................................................... 754
23.10.4. 设备控制和状态寄存器组 ........................................................................................................... 766
23.10.5. OTG_FS 电源和时钟控制寄存器(OTG_FS_PCCTLR) .............................................................. 789
24. 数字摄像头接口(DCI) ................................................. 790
24.1. 简介 ................................................................................................................................ 790
24.2. 主要特性 ........................................................................................................................ 790
24.3. 功能介绍 ........................................................................................................................ 790
24.3.1. DCI 结构 ............................................................................................................................................ 790
24.3.2. DCI 引脚 ............................................................................................................................................ 791
24.3.3. 信号同步器 ....................................................................................................................................... 791
24.3.4. 内嵌码同步检测 ............................................................................................................................... 791
24.3.5. 窗口功能 ........................................................................................................................................... 792
24.3.6. 数据提取和 DMA 接口 ..................................................................................................................... 793
24.3.7. 状态、错误和中断 ........................................................................................................................... 793
24.4. DCI 寄存器 ...................................................................................................................... 794
24.4.1. DCI 控制寄存器 (DCI_CTLR) ............................................................................................................. 794
24.4.2. DCI 状态寄存器(DCI_STR) ................................................................................................................. 795
24.4.3. DCI 标记寄存器(DCI_FIR) ................................................................................................................. 796
24.4.4. DCI 中断屏蔽寄存器 (DCI_IMR) ...................................................................................................... 796
24.4.5. DCI 屏蔽标记寄存器 (DCI_MFR) ..................................................................................................... 797
24.4.6. DCI 清零标记寄存器 (DCI_CFR) ...................................................................................................... 797
24.4.7. DCI 内嵌码寄存器 (DCI_ECR) .......................................................................................................... 798
24.4.8. DCI 内嵌码屏蔽寄存器 (DCI_ECMR) ............................................................................................... 798
24.4.9. DCI 窗口开始位置寄存器 (DCI_WSPR) ........................................................................................... 799
24.4.10. DCI 窗口大小寄存器 (DCI_WSZR) ............................................................................................... 799
24.4.11. DCI 像素缓存寄存器 (DCI_PBR) .................................................................................................. 800
GD32F20x 用户手册
18
25. TFT(LCD) 显示接口 (TLDI) ........................................... 801
25.1. 简介 ................................................................................................................................ 801
25.2. 主要特点 ........................................................................................................................ 801
25.3. 功能描述 ........................................................................................................................ 801
25.3.1. 引脚、时钟和复位 ........................................................................................................................... 802
25.3.2. 显示时序配置 ................................................................................................................................... 802
25.3.3. AHB 接口 .......................................................................................................................................... 803
25.3.4. 像素 FIFO 层 ...................................................................................................................................... 803
25.3.5. 像素格式 ........................................................................................................................................... 804
25.3.6. 层窗口 ............................................................................................................................................... 804
25.3.7. 混合 ................................................................................................................................................... 804
25.3.8. 抖动 ................................................................................................................................................... 805
25.3.9. 状态, 错误和中断 ............................................................................................................................ 805
25.4. TLDI 寄存器.................................................................................................................... 805
25.4.1. TLDI 同步脉冲大小寄存器 (TLDI_PSCR) ........................................................................................ 805
25.4.2. TLDI 后延配置寄存器 (TLDI_BPSCR) .............................................................................................. 806
25.4.3. TLDI 有效宽度配置寄存器 (TLDI_ASCR) ........................................................................................ 806
25.4.4. TLDI 总宽度配置寄存器(TLDI_TSCR) ................................................................................................ 807
25.4.5. TLDI 控制寄存器 (TLDI_CTLR) ......................................................................................................... 807
25.4.6. TLDI 重载层配置寄存器 (TLDI_RLCR) ............................................................................................. 809
25.4.7. TLDI 背景色配置寄存器 (TLDI_BVCR) ............................................................................................ 809
25.4.8. TLDI 中断屏蔽寄存器 (TLDI_IMR) ................................................................................................... 810
25.4.9. TLDI 中断标志状态寄存器 (TLDI_STR) ........................................................................................... 810
25.4.10. TLDI 清标志寄存器 (TLDI_CFR) .................................................................................................. 811
25.4.11. TLDI 行到达标志配置寄存器(TLDI_LRFR) ................................................................................... 812
25.4.12. TLDI 当前像素位置寄存器 (TLDI_CPPR) .................................................................................... 812
25.4.13. TLDI 当前接口状态寄存器 (TLDI_CISR) ..................................................................................... 812
25.4.14. TLDI 层 x 控制寄存器 (TLDI_LxCTLR) ........................................................................................ 813
25.4.15. TLDI 层 x 水平窗口配置寄存器 (TLDI_LxHWCR) ..................................................................... 814
25.4.16. TLDI 层 x 垂直窗口配置寄存器 (TLDI_LxVWCR) ..................................................................... 814
25.4.17. TLDI 层 x 色键值寄存器 (TLDI_LxCKVR) ................................................................................... 814
25.4.18. TLDI 层 x 像素格式寄存器 (TLDI_LxPFR) ................................................................................. 815
25.4.19. TLDI 层 x 特定 alpha 寄存器 (TLDI_LxSAR) .............................................................................. 816
25.4.20. TLDI 层 x 默认颜色寄存器 (TLDI_LxDCR) ................................................................................. 816
25.4.21. TLDI 层 x 混合方法寄存器 (TLDI_LxBMR) ................................................................................ 816
25.4.22. TLDI 层 x 帧缓冲起始地址寄存器 (TLDI_LxFBSAR) ................................................................. 817
25.4.23. TLDI 层 x 帧缓冲区长度寄存器 (TLDI_LxFBLR) ........................................................................ 818
25.4.24. TLDI 层 x 帧缓冲行数寄存器 (TLDI_LxFBLNR) ......................................................................... 818
25.4.25. TLDI 层 x LUT 写寄存器 (TLDI_LxLUTWR) ................................................................................. 818
26. 加密处理器 (CAU) ................................................... 820
26.1. 简介 ................................................................................................................................ 820
GD32F20x 用户手册
19
26.2. 主要特征 ........................................................................................................................ 820
26.3. 功能描述 ........................................................................................................................ 820
26.3.1. CAU 架构 .......................................................................................................................................... 820
26.3.2. 数据交换 ........................................................................................................................................... 821
26.3.3. AES 计算 ........................................................................................................................................... 822
26.3.4. DES/三重 DES 计算 .......................................................................................................................... 822
26.3.5. ECB 模式 ........................................................................................................................................... 822
26.3.6. CBC 模式 .......................................................................................................................................... 822
26.3.7. CTR 模式 ........................................................................................................................................... 823
26.3.8. CAU 中断 .......................................................................................................................................... 824
26.4. CAU 寄存器 .................................................................................................................... 825
26.4.1. CAU 控制寄存器 (CAU_CTLR) ......................................................................................................... 825
26.4.2. CAU 状态标志寄存器 (CAU_SFR) ................................................................................................... 826
26.4.3. CAU 数据输入寄存器 (CAU_DI) ..................................................................................................... 827
26.4.4. CAU 数据输出寄存器 (CAU_DO) .................................................................................................... 827
26.4.5. CAU DMA 控制寄存器 (CAU_DCTLR) .............................................................................................. 827
26.4.6. CAU 中断使能寄存器 (CAU_IER) .................................................................................................... 828
26.4.7. CAU 中断状态标志寄存器 (CAU_IFR) ............................................................................................ 828
26.4.8. CAU 使能中断标志寄存器 (CAU_EIFR) .......................................................................................... 829
26.4.9. CAU 密钥寄存器 (CAU_K0...3(H/L)R) ............................................................................................. 830
26.4.10. CAU 初始化向量寄存器 (CAU_IV0...1(H/L)R) ............................................................................ 831
27. 哈希处理器 (HAU) ................................................... 833
27.1. 简介 ................................................................................................................................ 833
27.2. 主要特征 ........................................................................................................................ 833
27.3. 功能描述 ........................................................................................................................ 833
27.3.1. HAU 架构 .......................................................................................................................................... 833
27.3.2. 输入数据 ........................................................................................................................................... 834
27.3.3. 输入数据填充 ................................................................................................................................... 835
27.3.4. 数据交换 ........................................................................................................................................... 835
27.3.5. 哈希计算 ........................................................................................................................................... 835
27.3.6. HMAC 模式 ....................................................................................................................................... 835
27.3.7. 中断 ................................................................................................................................................... 836
27.4. HAU 寄存器 ................................................................................................................... 836
27.4.1. HAU 控制寄存器 (HAU_CTLR) ........................................................................................................ 836
27.4.2. HAU 数据输入寄存器 (HAU_DI) ..................................................................................................... 837
27.4.3. HAU start register (HAU_STR) ............................................................................................................ 838
27.4.4. HAU 摘要输出寄存器 (HAU_DOR0..4/5/6/7) ................................................................................ 839
27.4.5. HAU 中断使能寄存器 (HAU_IER) ................................................................................................... 841
27.4.6. HAU 中断标志寄存器 (HAU_IFR) ................................................................................................... 842
28. 随机数发生器 (RNG) ................................................. 843
GD32F20x 用户手册
20
28.1. 简介 ................................................................................................................................ 843
28.2. 主要特征 ........................................................................................................................ 843
28.3. 功能描述 ........................................................................................................................ 843
28.4. RNG 寄存器 ................................................................................................................... 844
28.4.1. RNG 控制寄存器 (RNG_CTLR) ........................................................................................................ 844
28.4.2. RNG 状态寄存器 (RNG_STR) .......................................................................................................... 845
28.4.3. RNG 数据寄存器 (RNG_DTR) .......................................................................................................... 846
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