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GD32E230 ARM Cortex-M23 芯片详解
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更新于2024-07-17
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"GD32E230是GigaDevice Semiconductor Inc.推出的一款基于ARM Cortex-M23内核的32位微控制器,价格极其优惠,仅为¥0.40元/pcs。这款芯片旨在替代传统的MCU,提供更强大的计算能力。"
GD32E230 ARM芯片是专为高效能、低功耗应用设计的微控制器,采用了先进的ARM Cortex-M23处理器核心。Cortex-M23是ARM针对微控制器市场设计的一款精简版内核,具有高性能、低功耗的特点,支持硬件浮点运算,并且集成了TrustZone安全技术,增强了系统的安全性。
在系统架构方面,GD32E230包含了丰富的外设和存储器接口。其存储器映射包括了片上SRAM和闪存,其中片上SRAM用于临时数据存储,而片上闪存则用于程序存储和数据持久化。闪存部分支持多种操作,如读取、页擦除、整片擦除、编程等,同时还具备选项字节编程和擦除功能,以满足不同应用的需求。
在系统配置上,GD32E230通过SYSCFG寄存器实现各种功能设置,包括EXTI源选择寄存器,用于外部中断源的配置,以及设备电子签名,提供了存储容量信息和96位的设备唯一ID,确保了设备的唯一性和可追溯性。此外,FMC(Flash Memory Controller)作为关键组件,负责管理和控制闪存的操作,包括等待状态设置、解锁机制、状态监控等,以优化读写速度和保护闪存数据。
该芯片还集成了多种外设接口,如GPIO、UART、SPI、I2C等,这些接口使得GD32E230能够轻松连接到各种外围设备,扩展其应用范围。同时,为了提高系统安全性和稳定性,还设有页擦除/编程保护和安全保护机制,防止未经授权的访问和修改。
GD32E230 ARM芯片以其高性价比、强大的处理能力和丰富的外设集,成为MCU市场的有力竞争者,适用于物联网(IoT)、工业控制、消费电子等多种领域。用户手册详细介绍了芯片的各项功能和使用方法,是开发者进行产品设计和开发的重要参考资料。
GD32E230 用户手册
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图 14-88. 三种输出比较模式 ............................................................................................................................362
图 14-89. PWM 时序图 ......................................................................................................................................363
图 14-90. 带死区时间的互补输出 ....................................................................................................................365
图 14-91. 通道响应中止输入(高电平有效)时,输出信号的行为 ...............................................................366
图 14-92. 单脉冲模式,TIMERx_CHxCV = 0x04 TIMERx_CAR=0x60 ......................................................367
图 14-93. 基本定时器结构框图 ........................................................................................................................381
图 14-94. 内部时钟分频为 1 时正常模式下的控制电路 ..................................................................................382
图 14-95. 当预分频器的参数从 1 变到 2 时,计数器的时序图.......................................................................382
图 14-96. 向上计数时序图,PSC=0/1 .............................................................................................................383
图 14-97. 向上计数时序图,在运行时改变 TIMERx_CAR 寄存器的值 ........................................................384
图 15-1. IFRP 输出时序图 1 ..............................................................................................................................389
图 15-2. IFRP 输出时序图 2 ..............................................................................................................................390
图 15-3. IFRP 输出时序图 3 ..............................................................................................................................390
图 16-1. USART 模块内部框图 .........................................................................................................................393
图 16-2. USART 字符帧 (8 数据位和 1 停止位) ..............................................................................................393
图 16-3. USART 发送步骤 ................................................................................................................................395
图 16-4. 过采样方式接收一个数据位(OSB=0) ................................................................................................396
图 16-5. 采用 DMA 方式实现 USART 数据发送配置步骤 ..............................................................................397
图 16-6. 采用 DMA 方式实现 USART 数据接收配置步骤 ..............................................................................398
图 16-7. 两个 USART 之间的硬件流控制 ........................................................................................................399
图 16-8. 硬件流控制 ..........................................................................................................................................399
图 16-9. 空闲状态下检测断开帧 .......................................................................................................................400
图 16-10. 数据传输过程中检测断开帧 .............................................................................................................401
图 16-11. 同步模式下的 USART 示例 .............................................................................................................401
图 16-12. 8-bit 格式的 USART 同步通信波形(CLEN=1) ................................................................................401
图 16-13. IrDA SIR ENDEC 模块 .....................................................................................................................402
图 16-14. IrDA 数据调制 ...................................................................................................................................402
图 16-15. ISO7816-3 数据帧格式 .....................................................................................................................403
图 16-16. USART 接收 FIFO 结构 ....................................................................................................................405
图 16-17. USART 中断映射框图.......................................................................................................................407
图 17-1. I2C 模块框图 .......................................................................................................................................428
图 17-2. 数据有效性 ..........................................................................................................................................429
图 17-3. 开始和停止状态 ..................................................................................................................................429
图 17-4. 时钟同步 .............................................................................................................................................430
图 17-5. SDA 线仲裁 .........................................................................................................................................430
图 17-6. 7 位地址的 I2C 通讯流程 ....................................................................................................................431
图 17-7. 10 位地址的 I2C 通讯流程(主机发送) ...........................................................................................431
图 17-8. 10 位地址的 I2C 通讯流程(主机接收) ...........................................................................................431
图 17-9. 从机发送模式 ......................................................................................................................................433
图 17-10. 从机接收模式 ....................................................................................................................................434
图 17-11. 主机发送模式 ....................................................................................................................................435
图 17-12. 主机接收使用方案 A 模式 ................................................................................................................437
图 17-13. 主机接收使用方案 B 模式 ................................................................................................................439
图 18-1. SPI 结构框图 .......................................................................................................................................454
GD32E230 用户手册
17
图 18-2. SPI0 常规模式下的时序图 ..................................................................................................................455
图 18-3. SPI1 常规模式下的时序图 ..................................................................................................................456
图 18-4. SPI 四线模式下的 SPI 时序图(CKPL=1, CKPH=1, LF=0) ...............................................................456
图 18-5. SPI1 数据帧右对齐示意图 .................................................................................................................457
图 18-6. 典型的全双工模式连接 .......................................................................................................................459
图 18-7. 典型的单工模式连接(主机:接收,从机:发送) .........................................................................460
图 18-8. 典型的单工模式连接(主机:只发送,从机:接收) .....................................................................460
图 18-9. 典型的双向线连接 ..............................................................................................................................460
图 18-10. 主机 TI 模式在不连续发送时的时序图 ............................................................................................462
图 18-11. 主机 TI 模式在连续发送时的时序图 ................................................................................................462
图 18-12. 从机 TI 模式时序图 ...........................................................................................................................463
图 18-13. NSS 脉冲模式时序图(主机连续发送) ..........................................................................................464
图 18-14. SPI 四线模式四线写操作时序图 .......................................................................................................465
图 18-15. SPI 四路模式四路读操作时序图 .......................................................................................................466
图 18-16. I2S 结构框图......................................................................................................................................470
图 18-17. I2S 飞利浦标准时序图(DTLEN=00, CHLEN=0, CKPL=0) .......................................................471
图 18-18. I2S 飞利浦标准时序图(DTLEN=00, CHLEN=0, CKPL=1) .......................................................471
图 18-19. I2S 飞利浦标准时序图(DTLEN=10, CHLEN=1, CKPL=0) .......................................................472
图 18-20. I2S 飞利浦标准时序图(DTLEN=10, CHLEN=1, CKPL=1) .......................................................472
图 18-21. I2S 飞利浦标准时序图(DTLEN=01, CHLEN=1, CKPL=0) .......................................................472
图 18-22. I2S 飞利浦标准时序图(DTLEN=01, CHLEN=1, CKPL=1) .......................................................472
图 18-23. I2S 飞利浦标准时序图(DTLEN=00, CHLEN=1, CKPL=0) .......................................................472
图 18-24. I2S 飞利浦标准时序图(DTLEN=00, CHLEN=1, CKPL=1) .......................................................473
图 18-25. MSB 对齐标准时序图(DTLEN=00, CHLEN=0, CKPL=0).........................................................473
图 18-26. MSB 对齐标准时序图(DTLEN=00, CHLEN=0, CKPL=1).........................................................473
图 18-27. MSB 对齐标准时序图(DTLEN=10, CHLEN=1, CKPL=0).........................................................473
图 18-28. MSB 对齐标准时序图(DTLEN=10, CHLEN=1, CKPL=1).........................................................473
图 18-29. MSB 对齐标准时序图(DTLEN=01, CHLEN=1, CKPL=0).........................................................474
图 18-30. MSB 对齐标准时序图(DTLEN=01, CHLEN=1, CKPL=1).........................................................474
图 18-31. MSB 对齐标准时序图(DTLEN=00, CHLEN=1, CKPL=0).........................................................474
图 18-32. MSB 对齐标准时序图(DTLEN=00, CHLEN=1, CKPL=1).........................................................474
图 18-33. LSB 对齐标准时序图(DTLEN=01, CHLEN=1, CKPL=0) .........................................................474
图 18-34. LSB 对齐标准时序图(DTLEN=01, CHLEN=1, CKPL=1) .........................................................475
图 18-35. LSB 对齐标准时序图(DTLEN=00, CHLEN=1, CKPL=0) .........................................................475
图 18-36. LSB 对齐标准时序图(DTLEN=00, CHLEN=1, CKPL=1) .........................................................475
图 18-37. PCM 标准短帧同步模式时序图(DTLEN=00, CHLEN=0, CKPL=0) .........................................475
图 18-38. PCM 标准短帧同步模式时序图(DTLEN=00, CHLEN=0, CKPL=1) .........................................476
图 18-39. PCM 标准短帧同步模式时序图(DTLEN=10, CHLEN=1, CKPL=0) .........................................476
图 18-40. PCM 标准短帧同步模式时序图(DTLEN=10, CHLEN=1, CKPL=1) .........................................476
图 18-41. PCM 标准短帧同步模式时序图(DTLEN=01, CHLEN=1, CKPL=0) .........................................476
图 18-42. PCM 标准短帧同步模式时序图(DTLEN=01, CHLEN=1, CKPL=1) .........................................476
图 18-43. PCM 标准短帧同步模式时序图(DTLEN=00, CHLEN=1, CKPL=0) .........................................476
图 18-44. PCM 标准短帧同步模式时序图(DTLEN=00, CHLEN=1, CKPL=1) .........................................477
图 18-45. PCM 标准长帧同步模式时序图(DTLEN=00, CHLEN=0, CKPL=0) .........................................477
GD32E230 用户手册
18
图 18-46. PCM 标准长帧同步模式时序图(DTLEN=00, CHLEN=0, CKPL=1) .........................................477
图 18-47. PCM 标准长帧同步模式时序图(DTLEN=10, CHLEN=1, CKPL=0) .........................................477
图 18-48. PCM 标准长帧同步模式时序图(DTLEN=10, CHLEN=1, CKPL=1) .........................................477
图 18-49. PCM 标准长帧同步模式时序图(DTLEN=01, CHLEN=1, CKPL=0) .........................................477
图 18-50. PCM 标准长帧同步模式时序图(DTLEN=01, CHLEN=1, CKPL=1) .........................................478
图 18-51. PCM 标准长帧同步模式时序图(DTLEN=00, CHLEN=1, CKPL=0) .........................................478
图 18-52. PCM 标准长帧同步模式时序图(DTLEN=00, CHLEN=1, CKPL=1) .........................................478
图 18-53. I2S 时钟生成结构框图 ......................................................................................................................478
GD32E230 用户手册
19
表索引
表 1-1. GD32E230 系列器件的存储器映射表 ................................................................................................ 24
表 1-2. Flash 模块组织....................................................................................................................................... 26
表 1-3. 引导模式................................................................................................................................................. 27
表 2-1. 闪存的基地址和大小............................................................................................................................. 38
表 2-2. WSCNT 位域与 AHB 时钟频率之间的关系 ......................................................................................... 39
表 2-3. 选项字节................................................................................................................................................ 45
表 2-4. OB_WP 位对应页保护 .......................................................................................................................... 46
表 3-1. 节电模式总结 ......................................................................................................................................... 58
表 4-1. 时钟源的选择 ......................................................................................................................................... 68
表 4-2. 深度睡眠模式下内核电压选择 .............................................................................................................. 68
表 5-1. Cortex-M23 中的 NVIC 异常类型 ......................................................................................................... 92
表 5-2. 中断向量表 ............................................................................................................................................. 93
表 5-3. EXTI 触发源 ............................................................................................................................................ 95
表 6-1. GPIO 配置表 ..........................................................................................................................................101
表 8-1. DMA 传输操作 .......................................................................................................................................127
表 8-2. 中断事件................................................................................................................................................129
表 8-3. DMA 各通道请求表 ...............................................................................................................................132
表 10-1. ADC 内部信号 .....................................................................................................................................146
表 10-2. ADC 引脚定义 .....................................................................................................................................146
表 10-3. 用于 ADC 规则通道的外部触发 .........................................................................................................155
表 10-4. 用于 ADC 注入通道的外部触发 .........................................................................................................155
表 10-5. 不同分辨率对应的 t
CONV
时间 .............................................................................................................156
表 10-6. 不同 N 和 M 组合的最大输出值(灰色值表示截断) .......................................................................158
表 12-1. 独立看门狗定时器在 40kHz (IRC40K)时的最小/最大超时周期 ......................................................178
表 12-2. 在 72MHz (f
PCLK1
)时的最大/最小超时值 ............................................................................................183
表 13-1. 省电模式管理 ......................................................................................................................................197
表 13-2. 中断控制 .............................................................................................................................................197
表 14-1. 定时器(TIMERx)分为六种类型 .....................................................................................................213
表 14-2. 由参数控制的互补输出表 ...................................................................................................................228
表 14-3. 计数方向与编码器信号之间的关系 ....................................................................................................230
表 14-4. 从模式示例 ..........................................................................................................................................233
表 14-5. 计数方向与编码器信号之间的关系 ....................................................................................................276
表 14-6. 从模式示例(通用定时器 L0) ..........................................................................................................278
表 14-7. 由参数控制的互补输出表 ...................................................................................................................330
表 14-8. 从模式例子列表 ..................................................................................................................................333
表 14-9. TIMERx(x=14)定时器内部互连 .........................................................................................................336
表 14-10. 由参数控制的互补输出表 .................................................................................................................364
表 16-1. USART 重要引脚描述 .........................................................................................................................392
表 16-2. 停止位配置 ..........................................................................................................................................394
表 16-3. USART 中断请求 ................................................................................................................................406
GD32E230 用户手册
20
表 17-1. I2C 总线术语说明(参考飞利浦 I2C 规范) ......................................................................................428
表 17-2. 事件状态标志位 ..................................................................................................................................442
表 17-3. I2C 错误标志位 ....................................................................................................................................442
表 18-1. SPI 信号描述 .......................................................................................................................................454
表 18-2. SPI 四线信号描述 ................................................................................................................................455
表 18-3. SPI 运行模式 .......................................................................................................................................458
表 18-4. SPI 中断请求 .......................................................................................................................................470
表 18-5. I2S 比特率计算公式 ............................................................................................................................478
表 18-6. 音频采样频率计算公式 .......................................................................................................................479
表 18-7. 各种运行模式下 I2S 接口信号的方向 ................................................................................................479
表 18-8. I2S 中断 ...............................................................................................................................................482
表 19-1. 版本历史 .............................................................................................................................................498
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