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首页GD32F4xx用户手册:Arm Cortex-M4 32位MCU系统与闪存控制器详解
GD32F4xx用户手册:Arm Cortex-M4 32位MCU系统与闪存控制器详解
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更新于2024-06-26
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"GD32F4xx用户手册 - GigaDevice Semiconductor Inc.,涵盖了基于Arm Cortex-M4的32位微控制器GD32F405xx、GD32F407xx、GD32F425xx、GD32F427xx、GD32F450xx及GD32F470xx系列的详细信息,包括系统架构、存储器映射、系统配置寄存器、闪存控制器等关键功能的描述。"
这份用户手册是针对GigaDevice Semiconductor Inc.生产的GD32F4系列微控制器的全面指南,适用于多种型号。手册的核心内容包括:
1. **系统及存储器架构**:
- **Arm Cortex-M4处理器**:GD32F4系列MCU采用高性能的Cortex-M4内核,具备浮点运算单元(FPU),支持单周期乘法和积累操作,以及硬件除法功能。
- **系统架构**:涵盖了微控制器的整个系统设计,包括中断控制器、时钟系统、电源管理等。
- **存储器映射**:详细列出了不同类型的内存区域,如SRAM和FLASH的地址空间分配。
- **位带操作**:提供了一种直接访问和修改内存中位的机制。
- **片上SRAM存储器**:介绍了用于程序运行和数据存储的高速内部RAM。
- **片上FLASH存储器**:概述了程序存储的主要介质,包括其结构和特性。
2. **系统配置寄存器(SYSCFG)**:
- 包括多个配置寄存器,如SYSCFG_CFG0、SYSCFG_CFG1、SYSCFG_EXTISS0-3等,用于设置中断源、外部中断引脚映射和补偿控制等功能。
- **I/O补偿控制寄存器(SYSCFG_CPSCTL)**:用于调整I/O口的电压电平,确保与不同电源电压的外设兼容。
3. **设备电子签名**:
- 提供了关于存储容量和设备唯一ID的信息,以确保芯片的身份验证和安全性。
4. **闪存控制器(FMC)**:
- **闪存结构**:描述了MCU中的闪存组织结构。
- **主要特征**:包括快速读取、低功耗等特性。
- **功能说明**:涵盖读操作、编程和擦除操作的详细步骤。
- **编程操作**:包括页擦除、扇区擦除、整片擦除、主存储闪存块编程和OTP闪存块编程。
- **保护功能**:如扇区擦除/编程保护、DBUS读保护和安全保护措施,确保代码和数据的安全性。
5. **FMC寄存器**:
- **等待状态寄存器(FMC_WS)**:控制读取操作的等待状态,以适应不同速度的外设。
这份用户手册是开发和调试GD32F4系列MCU应用的必备参考资料,它详细阐述了MCU的各个功能模块,帮助开发者理解和利用其强大的性能。无论是对系统架构的理解,还是对存储器管理、中断处理或闪存操作的掌握,都能从中获得详尽的指导。
GD32F4xx 用户手册
15
23.7.8. 中断使能寄存器(TLI_INTEN) ................................................................................................... 607
23.7.9. 中断标志寄存器(TLI_INTF) ...................................................................................................... 608
23.7.10. 中断标志清除寄存器(TLI_INTC) .......................................................................................... 608
23.7.11. 行标记寄存器(TLI_LM) ......................................................................................................... 609
23.7.12. 当前像素位置寄存器(TLI_CPPOS) ..................................................................................... 609
23.7.13. 状态寄存器(TLI_STAT) ......................................................................................................... 610
23.7.14. 第 x 层控制寄存器(TLI_LxCTL)( x = 0, 1) ........................................................................ 611
23.7.15. 第 x 层水平位置参数寄存器(TLI_LxHPOS)( x = 0, 1) ..................................................... 611
23.7.16. 第 x 层垂直位置参数寄存器(TLI_LxVPOS)( x = 0, 1) ..................................................... 612
23.7.17. 第 x 层色键值寄存器(TLI_LxCKEY)( x = 0, 1) ................................................................. 612
23.7.18. 第 x 层像素格式寄存器(TLI_LxPPF)( x = 0, 1) ................................................................ 613
23.7.19. 第 x 层恒定 Alpha 寄存器(TLI_LxSA)( x = 0, 1) .............................................................. 613
23.7.20. 第 x 层默认颜色寄存器(TLI_LxDC)( x = 0, 1) .................................................................. 614
23.7.21. 第 x 层混合寄存器(TLI_LxBLEND)( x = 0, 1) .................................................................. 614
23.7.22. 第 x 层帧基地址寄存器(TLI_LxFBADDR)( x = 0, 1) ....................................................... 615
23.7.23. 第 x 层行长度寄存器(TLI_LxFLLEN)( x = 0, 1) ............................................................... 616
23.7.24. 第 x 层总行数寄存器(TLI_LxFTLN)( x = 0, 1) .................................................................. 616
23.7.25. 第 x 层颜色查找表寄存器(TLI_LxLUT)( x = 0, 1) ............................................................ 617
24. SDIO 接口(SDIO) ............................................................................................... 618
24.1. 简介 ................................................................................................................................ 618
24.2. 主要特性 ......................................................................................................................... 618
24.3. SDIO 总线拓扑 ............................................................................................................... 618
24.4. SDIO 功能描述 ............................................................................................................... 620
24.4.1. SDIO 适配器 .................................................................................................................................... 621
24.4.2. APB2 接口 ........................................................................................................................................ 625
24.5. 卡功能描述 ..................................................................................................................... 626
24.5.1. 卡寄存器 ........................................................................................................................................... 626
24.5.2. 命令 ................................................................................................................................................... 627
24.5.3. 响应 ................................................................................................................................................... 635
24.5.4. 数据包格式 ....................................................................................................................................... 639
24.5.5. 卡的两种状态 ................................................................................................................................... 640
24.6. 编程序列 ......................................................................................................................... 646
24.6.1. 卡识别 ............................................................................................................................................... 646
24.6.2. 无数据命令 ....................................................................................................................................... 647
24.6.3. 单个数据块或多个数据块写 ........................................................................................................... 648
24.6.4. 单个数据块或多个数据块读 ........................................................................................................... 649
24.6.5. 数据流写和数据流读 (仅适用于 MMC) ........................................................................................ 649
24.6.6. 擦除 ................................................................................................................................................... 651
24.6.7. 总线宽度选择 ................................................................................................................................... 651
24.6.8. 保护管理 ........................................................................................................................................... 651
24.6.9. 卡上锁/解锁操作 .............................................................................................................................. 652
GD32F4xx 用户手册
16
24.7. 特定操作 ......................................................................................................................... 654
24.7.1. SD I/O 特定操作 ............................................................................................................................. 654
24.7.2. CE-ATA 特定操作 ........................................................................................................................... 657
24.8. SDIO 寄存器 ................................................................................................................... 658
24.8.1. 电源控制寄存器 (SDIO_PWRCTL) .............................................................................................. 658
24.8.2. 时钟控制寄存器 (SDIO_CLKCTL) ............................................................................................... 658
24.8.3. 命令参数寄存器(SDIO_CMDAGMT) ............................................................................................ 659
24.8.4. 命令控制寄存器 (SDIO_CMDCTL) .............................................................................................. 660
24.8.5. 命令索引响应寄存器 (SDIO_RSPCMDIDX) ............................................................................... 661
24.8.6. 响应寄存器 (SDIO_RESPx x=0..3) .............................................................................................. 662
24.8.7. 数据超时寄存器 (SDIO_DATATO) ............................................................................................... 662
24.8.8. 数据长度寄存器 (SDIO_DATALEN) ............................................................................................. 663
24.8.9. 数据控制寄存器 (SDIO_DATACTL) ............................................................................................. 663
24.8.10. 数据计数寄存器 (SDIO_DATACNT) ........................................................................................ 665
24.8.11. 状态寄存器 (SDIO_STAT) ......................................................................................................... 665
24.8.12. 中断清除寄存器 (SDIO_INTC) ................................................................................................. 667
24.8.13. 中断使能寄存器 (SDIO_INTEN) .............................................................................................. 668
24.8.14. FIFO 计数寄存器 (SDIO_FIFOCNT) ....................................................................................... 670
24.8.15. FIFO 数据寄存器 (SDIO_FIFO) ............................................................................................... 670
25. 外部存储器控制器(EXMC) ................................................................................. 671
25.1. 简介 ................................................................................................................................ 671
25.2. 主要特征 ......................................................................................................................... 671
25.3. 功能说明 ......................................................................................................................... 671
25.3.1. 结构框图 ........................................................................................................................................... 671
25.3.2. EXMC 访问基本规范 ...................................................................................................................... 672
25.3.3. 外部设备地址映射 ........................................................................................................................... 673
25.3.4. NOR/PSRAM 控制器 ...................................................................................................................... 676
25.3.5. NAND Flash 或 PC Card 控制器 ................................................................................................... 697
25.3.6. SDRAM 控制器................................................................................................................................ 701
25.4. EXMC 寄存器 ................................................................................................................. 712
25.4.1. NOR/PSRAM 控制器寄存器 ......................................................................................................... 712
25.4.2. NAND Flash/PC Card 控制器寄存器 ............................................................................................ 716
25.4.3. SDRAM 控制器寄存器 .................................................................................................................... 722
25.4.4. SQPI-PSRAM 控制器寄存器 ......................................................................................................... 728
26. 控制器局域网络(CAN) ....................................................................................... 732
26.1. 简介 ................................................................................................................................ 732
26.2. 主要特征 ......................................................................................................................... 732
26.3. 功能说明 ......................................................................................................................... 733
26.3.1. 工作模式 ........................................................................................................................................... 733
26.3.2. 通信模式 ........................................................................................................................................... 734
GD32F4xx 用户手册
17
26.3.3. 数据发送 ........................................................................................................................................... 735
26.3.4. 数据接收 ........................................................................................................................................... 737
26.3.5. 过滤功能 ........................................................................................................................................... 738
26.3.6. 时间触发通信 ................................................................................................................................... 741
26.3.7. 通信参数 ........................................................................................................................................... 741
26.3.8. 错误标志 ........................................................................................................................................... 742
26.3.9. 中断 ................................................................................................................................................... 743
26.4. CAN 寄存器 ................................................................................................................... 745
26.4.1. 控制寄存器(CAN_CTL) ............................................................................................................. 745
26.4.2. 状态寄存器(CAN_STAT) ........................................................................................................... 746
26.4.3. 发送状态寄存器(CAN_TSTAT) ................................................................................................ 748
26.4.4. 接收 FIFO0 寄存器(CAN_RFIFO0) ......................................................................................... 750
26.4.5. 接收 FIFO1 寄存器(CAN_RFIFO1) ......................................................................................... 751
26.4.6. 中断使能寄存器 (CAN_INTEN) .................................................................................................... 752
26.4.7. 错误寄存器(CAN_ERR) ............................................................................................................ 753
26.4.8. 位时序寄存器(CAN_BT) ........................................................................................................... 754
26.4.9. 发送邮箱标识符寄存器(CAN_TMIx)( x = 0...2) .................................................................... 755
26.4.10. 发送邮箱属性寄存器(CAN_TMPx)( x = 0...2) .................................................................. 756
26.4.11. 发送邮箱 data0 寄存器(CAN_TMDATA0x)( x = 0...2) .................................................... 756
26.4.12. 发送邮箱 data1 寄存器(CAN_TMDATA1x)( x = 0...2) .................................................... 757
26.4.13. 接收 FIFO 邮箱标识符寄存器(CAN_RFIFOMIx)( x = 0,1) ............................................. 757
26.4.14. 接收 FIFO 邮箱属性寄存器(CAN_RFIFOMPx)( x = 0,1) ............................................... 758
26.4.15. 接收 FIFO 邮箱 data0 寄存器(CAN_RFIFOMDATA0x)( x=0,1) .................................... 759
26.4.16. 接收 FIFO 邮箱 data1 寄存器(CAN_RFIFOMDATA1x)( x=0,1) .................................... 759
26.4.17. 过滤器控制寄存器(CAN_FCTL)(仅 CAN0 可用) ............................................................ 760
26.4.18. 过滤器模式配置寄存器(CAN_FMCFG)(仅 CAN0 可用) ................................................ 760
26.4.19. 过滤器位宽配置寄存器(CAN_FSCFG)(仅 CAN0 可用) ................................................ 761
26.4.20. 过滤器关联 FIFO 寄存器(CAN_FAFIFO)(仅 CAN0 可用) ............................................. 761
26.4.21. 过滤器激活寄存器(CAN_FW)(仅 CAN0 可用) ................................................................ 761
26.4.22. 过滤器(x)数据(y)寄存器(CAN_FxDATAy)( x = 0...27, y = 0,1)(仅 CAN0 可用)
762
27. 以太网(ENET) .................................................................................................... 763
27.1. 简介 ................................................................................................................................ 763
27.2. 主要特性 ......................................................................................................................... 763
27.2.1. 模块框图 ........................................................................................................................................... 764
27.2.2. MAC 802.3 以太网数据包描述 ...................................................................................................... 765
27.2.3. 以太网信号描述 ............................................................................................................................... 765
27.3. 功能描述 ......................................................................................................................... 766
27.3.1. 接口配置 ........................................................................................................................................... 766
27.3.2. MAC 功能简介 ................................................................................................................................. 770
27.3.3. DMA 控制器描述 ............................................................................................................................. 779
27.3.4. MAC 统计计数器:MSC ................................................................................................................ 801
GD32F4xx 用户手册
18
27.3.5. 唤醒管理:WUM ............................................................................................................................. 801
27.3.6. 精确时间协议:PTP ....................................................................................................................... 804
27.3.7. 典型的以太网配置流程示例 ........................................................................................................... 807
27.3.8. 以太网中断 ....................................................................................................................................... 808
27.4. ENET 寄存器 .................................................................................................................. 810
27.4.1. MAC 配置寄存器(ENET_MAC_CFG) ..................................................................................... 810
27.4.2. MAC 帧过滤器寄存器(ENET_MAC_FRMF) .......................................................................... 812
27.4.3. MAC hash 列表高寄存器(ENET_MAC_HLH) ........................................................................ 814
27.4.4. MAC hash 列表低寄存器(ENET_MAC_HLL) ........................................................................ 814
27.4.5. MAC PHY 控制寄存器(ENET_MAC_PHY_CTL) .................................................................. 814
27.4.6. MAC PHY 数据寄存器(ENET_MAC_PHY_DATA) ................................................................ 815
27.4.7. MAC 流控寄存器(ENET_MAC_FCTL) ................................................................................... 816
27.4.8. MAC VLAN 标签寄存器(ENET_MAC_VLT) ........................................................................... 817
27.4.9. MAC 远程唤醒帧过滤器寄存器(ENET_MAC_RWFF) .......................................................... 818
27.4.10. MAC 唤醒管理寄存器(ENET_MAC_WUM) ....................................................................... 818
27.4.11. MAC 调试寄存器(ENET_MAC_DBG) ................................................................................. 820
27.4.12. MAC 中断状态寄存器(ENET_MAC_INTF) ........................................................................ 821
27.4.13. MAC 中断屏蔽寄存器(ENET_MAC_INTMSK) .................................................................. 822
27.4.14. MAC 地址 0 高寄存器(ENET_MAC_ADDR0H) ................................................................. 823
27.4.15. MAC 地址 0 低寄存器(ENET_MAC_ADDR0L) ................................................................. 823
27.4.16. MAC 地址 1 高寄存器(ENET_MAC_ADDR1H) ................................................................. 824
27.4.17. MAC 地址 1 低寄存器(ENET_MAC_ADDR1L) ................................................................. 824
27.4.18. MAC 地址 2 高寄存器(ENET_ MAC_ADDR2H) ................................................................ 825
27.4.19. MAC 地址 2 低寄存器(ENET_MAC_ADDR2L) ................................................................. 826
27.4.20. MAC 地址 3 高寄存器(ENET_MAC_ADDR3H) ................................................................. 826
27.4.21. MAC 地址 3 低寄存器(ENET_MAC_ADDR3L) ................................................................. 827
27.4.22. MAC 流控阈值寄存器(ENET_MAC_FCTH) ....................................................................... 827
27.4.23. MSC 控制寄存(ENET_MSC_CTL) ...................................................................................... 828
27.4.24. MSC 接收中断状态寄存器(ENET_MSC_RINTF) .............................................................. 829
27.4.25. MSC 发送中断状态寄存器(ENET_MSC_TINTF) .............................................................. 830
27.4.26. MSC 接收中断屏蔽寄存器(ENET_MSC_RINTMSK) ....................................................... 830
27.4.27. MSC 发送中断屏蔽寄存器(ENET_MSC_TINTMSK) ........................................................ 831
27.4.28. MSC 1 次冲突后发送”好”帧的计数器寄存器(ENET_MSC_SCCNT) .............................. 832
27.4.29. MSC 1 次以上冲突后发送”好”帧的计数器寄存器(ENET_MSC_MSCCNT) ................... 832
27.4.30. MSC 发送”好”帧计数器寄存器(ENET_MSC_TGFCNT) ................................................... 833
27.4.31. MSC CRC 错误接收帧计数器寄存器(ENET_MSC_RFCECNT) ..................................... 833
27.4.32. MSC 对齐错误接收帧计数器寄存器(ENET_MSC_RFAECNT) ....................................... 834
27.4.33. MSC“好”单播帧接收帧计数器寄存器(ENET_MSC_RGUFCNT) .................................... 834
27.4.34. PTP 时间戳控制寄存器(ENET_PTP_TSCTL) ................................................................... 834
27.4.35. PTP 亚秒递增寄存器(ENET_PTP_SSINC) ....................................................................... 837
27.4.36. PTP 时间戳高寄存器(ENET_PTP_TSH) ........................................................................... 837
27.4.37. PTP 时间戳低寄存器(ENET_PTP_TSL) ............................................................................ 838
27.4.38. PTP 时间戳高更新寄存器(ENET_PTP_TSUH) ................................................................. 838
GD32F4xx 用户手册
19
27.4.39. PTP 时间戳低更新寄存器(ENET_PTP_TSUL) ................................................................. 839
27.4.40. PTP 时间戳加数寄存器(ENET_PTP_TSADDEND) .......................................................... 839
27.4.41. PTP 期望时间高寄存器(ENET_PTP_ETH)........................................................................ 840
27.4.42. PTP 期望时间低寄存器(ENET_PTP_ETL) ........................................................................ 840
27.4.43. PTP 时间戳标志寄存器(ENET_PTP_TSF) ........................................................................ 840
27.4.44. PTP PPS 控制寄存器(ENET_PTP_PPSCTL) ................................................................... 841
27.4.45. DMA 总线控制寄存器(ENET_DMA_BCTL) ....................................................................... 842
27.4.46. DMA 发送查询使能寄存器(ENET_DMA_TPEN) ............................................................... 844
27.4.47. DMA 接收查询使能寄存器(ENET_DMA_RPEN) .............................................................. 844
27.4.48. DMA 接收描述符列表地址寄存器(ENET_DMA_RDTADDR) .......................................... 845
27.4.49. DMA 发送描述符列表地址寄存器(ENET_DMA_TDTADDR) ........................................... 845
27.4.50. DMA 状态寄存器(ENET_DMA_STAT) ................................................................................ 846
27.4.51. DMA 控制寄存器(ENET_DMA_CTL) .................................................................................. 849
27.4.52. DMA 中断使能寄存器(ENET_DMA_INTEN) ..................................................................... 851
27.4.53. DMA 丢失帧和缓存溢出计数器寄存器(ENET_DMA_MFBOCNT) .................................. 853
27.4.54. DMA 接收状态看门狗计数器寄存器(ENET_DMA_RSWDC) .......................................... 854
27.4.55. DMA 当前发送描述符地址寄存器(ENET_DMA_CTDADDR) .......................................... 854
27.4.56. DMA 当前接收描述符地址寄存器(ENET_DMA_CRDADDR) .......................................... 855
27.4.57. DMA 当前发送缓存地址寄存器(ENET_DMA_CTBADDR) .............................................. 855
27.4.58. DMA 当前接收缓存地址寄存器(ENET_DMA_CRBADDR) .............................................. 856
28. 通用串行总线全速接口(USBFS) ....................................................................... 857
28.1. 概述 ................................................................................................................................ 857
28.2. 主要特性 ......................................................................................................................... 857
28.3. 结构框图 ......................................................................................................................... 858
28.4. 信号线描述 ..................................................................................................................... 858
28.5. 功能描述 ......................................................................................................................... 858
28.5.1. USBFS 时钟及工作模式 ................................................................................................................. 858
28.5.2. USB 主机功能 .................................................................................................................................. 860
28.5.3. USB 设备功能 .................................................................................................................................. 862
28.5.4. OTG 功能概述 ................................................................................................................................. 863
28.5.5. 数据 FIFO ......................................................................................................................................... 864
28.5.6. 操作手册 ........................................................................................................................................... 866
28.5.7. 中断 ................................................................................................................................................... 869
28.6. USBFS 寄存器 ............................................................................................................... 870
28.6.1. USBFS 全局寄存器组 ..................................................................................................................... 870
28.6.2. 主机控制和状态寄存器 ................................................................................................................... 890
28.6.3. 设备控制和状态寄存器 ................................................................................................................... 901
28.6.4. 电源和时钟控制寄存器(USBFS_PWRCLKCTL)) .................................................................. 923
29. 通用串行总线高速接口(USBHS) ....................................................................... 925
29.1. 概述 ................................................................................................................................ 925
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