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GD32F3x0 ARM Cortex-M4 MCU 用户手册概览
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更新于2024-06-28
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"GD32F3x0_用户手册.pdf"
该用户手册详细介绍了GigaDevice Semiconductor Inc.的GD32F3x0系列微控制器,该系列基于ARM Cortex-M4 32位处理器。手册内容包括了系统架构、存储器映射、I/O管理和各种控制器的功能描述。
在系统及存储器架构部分,GD32F3x0采用了高效的Cortex-M4内核,提供强大的计算能力和浮点运算支持。系统架构中包含了存储器映射,详细列出了不同类型的存储区域,如位带操作、片上SRAM和闪存的分布。位带操作允许对地址空间的直接位级访问,而片上SRAM和闪存则提供了数据和程序的存储空间。此外,还提到了引导配置,用于控制MCU启动时加载程序的位置。
I/O补偿单元和系统配置寄存器(SYSCFG)是重要的硬件支持,它们帮助管理外部中断源EXTI的选择和配置,以及I/O端口的电气特性。SYSCFG包含多个寄存器,如CFG0、EXTISS0-3和CFG2,这些寄存器用于配置不同的系统功能和EXTI线路。
设备电子签名部分提供了存储容量信息和设备唯一ID,确保了每个GD32F3x0芯片的独特性。
闪存控制器(FMC)部分详述了闪存的操作,包括读取、写入、擦除和安全保护等功能。FMC支持页擦除、整片擦除、编程以及选项字节的编程和擦除。选项字节可以用来存储配置信息,如Boot模式、调试设置等。为了保护闪存内容,FMC还提供了页擦除/编程保护和安全保护机制,以防止未经授权的访问或修改。
在FMC寄存器部分,手册列举了关键的控制寄存器,如等待状态寄存器(FMC_WS)用于设置读取操作的延迟,解锁寄存器(FMC_KEY)用于执行写入操作前的解密,选项字节解锁寄存器(FMC_OBKEY)用于解锁选项字节操作,状态寄存器(FMC_STAT)用于监视闪存操作的状态,以及控制寄存器(FMC_CTL)用于整体控制闪存访问。
GD32F3x0用户手册提供了全面的硬件资源和操作指南,涵盖了从基础的系统配置到复杂的闪存管理,为开发者提供了详细的参考资料,便于他们有效地利用这款微控制器进行嵌入式系统设计。
GD32F3x0 用户手册
16
图 12-3. DAC 三角噪声模式生成的波形 ....................................................................................................... 195
图 13-1. GD32F3x0 芯片的比较器框图......................................................................................................... 202
图 14-1. 独立看门狗定时器框图 ................................................................................................................... 209
图 14-2. 窗口看门狗定时器框图 ................................................................................................................... 213
图 14-3. 窗口看门狗定时器时序图 ................................................................................................................ 214
图 15-1. RTC 结构框图 .................................................................................................................................. 218
图 16-1. 高级定时器结构框图 ....................................................................................................................... 245
图 16-2. 内部时钟分频为 1 时正常模式下的控制电路 .................................................................................. 246
图 16-3. 当预分频器的参数从 1 变到 2 时,计数器的时序图 ...................................................................... 247
图 16-4. 向上计数时序图,PSC=0/1 ............................................................................................................ 248
图 16-5. 向上计数时序图,在运行时改变 TIMERx_CAR 寄存器的值 ........................................................ 249
图 16-6. 向下计数时序图,PSC=0/1 ............................................................................................................ 250
图 16-7. 向下计数时序图,在运行时改变 TIMERx_CAR 寄存器值 ............................................................ 251
图 16-8. 中央计数模式计数器时序图 ............................................................................................................ 252
图 16-9. 中央计数模式下计数器重复时序图 ................................................................................................. 253
图 16-10. 在向上计数模式下计数器重复时序图 ........................................................................................... 253
图 16-11. 在向下计数模式下计数器重复时序图 ........................................................................................... 254
图 16-12. 输入捕获逻辑 ................................................................................................................................ 255
图 16-13. 三种输出比较模式 ......................................................................................................................... 257
图 16-14. EAPWM 时序图 ............................................................................................................................. 258
图 16-15. CAPWM 时序图 ............................................................................................................................. 258
图 16-16. 带死区时间的互补输出 ................................................................................................................. 261
图 16-17. 通道响应中止输入(高电平有效)时,输出信号的行为 ............................................................. 262
图 16-18. 编码器接口模式下计数器运行例子 ............................................................................................... 263
图 16-19. CI0FE0 极性反相的编码器接口模式下的例子 .............................................................................. 263
图 16-20. 霍尔传感器用在 BLDC 电机控制中 .............................................................................................. 264
图 16-21. 两个定时器之间的霍尔传感器时序图 ........................................................................................... 265
图 16-22. 复位模式下的控制电路 ................................................................................................................. 266
图 16-23. 暂停模式下的控制电路 ................................................................................................................. 266
图 16-24. 事件模式下的控制电路 ................................................................................................................. 267
图 16-25. 单脉冲模式,TIMERx_CHxCV = 0x04 TIMERx_CAR=0x60 .................................................... 267
图 16-26. 定时器 0 主/从模式的例子 ............................................................................................................ 268
图 16-27. 用定时器 1 的使能信号触发定时器 0 ........................................................................................... 269
图 16-28. 用定时器 1 的更新事件来触发定时器 0 ........................................................................................ 270
图 16-29. 用定时器 1 的使能来选通定时器 0 ............................................................................................... 270
图 16-30. 用定时器 1 的 O0CPRE 信号选通定时器 1 .................................................................................. 271
图 16-31. 用定时器 1 的 CI0 输入来触发定时器 0 和定时器 1 ..................................................................... 272
图 16-32. 通用定时器 L0 结构框图 ............................................................................................................... 300
图 16-33. 内部时钟分频为 1 时正常模式下的控制电路 ................................................................................ 301
图 16-34. 当预分频器的参数从 1 变到 2 时,计数器的时序图 .................................................................... 302
图 16-35. 向上计数时序图,PSC=0/1 .......................................................................................................... 303
图 16-36. 向上计数时序图,在运行时改变 TIMERx_CAR 寄存器的值 ...................................................... 303
图 16-37. 向下计数时序图,PSC=0/1 .......................................................................................................... 304
图 16-38. 向下计数时序图,在运行时改变 TIMERx_CAR 寄存器值 .......................................................... 305
GD32F3x0 用户手册
17
图 16-39. 中央计数模式计数器时序图 .......................................................................................................... 306
图 16-40. 输入捕获逻辑 ................................................................................................................................ 307
图 16-41. 三种输出比较模式 ......................................................................................................................... 309
图 16-42. EAPWM 时序图 ............................................................................................................................. 310
图 16-43. CAPWM 时序图 ............................................................................................................................. 310
图 16-44. 编码器接口模式下计数器运行例子 ............................................................................................... 312
图 16-45. CI0FE0 极性反相的编码器接口模式下的例子 .............................................................................. 312
图 16-46. 复位模式下的控制电路 ................................................................................................................. 313
图 16-47. 暂停模式下的控制电路 ................................................................................................................. 313
图 16-48. 事件模式下的控制电路 ................................................................................................................. 314
图 16-49. 单脉冲模式,TIMERx_CHxCV = 0x04 TIMERx_CAR=0x60 .................................................... 315
图 16-50. 通用定时器 L2 结构框图 ............................................................................................................... 340
图 16-51. 内部时钟分频为 1 时正常模式下的控制电路 ................................................................................ 341
图 16-52. 当预分频器的参数从 1 变到 2 时,计数器的时序图 ................................................................... 342
图 16-53. 向上计数时序图,PSC=0/1 .......................................................................................................... 343
图 16-54. 向上计数时序图,在运行时改变 TIMERx_CAR 寄存器的值 ...................................................... 343
图 16-55. 输入捕获逻辑 ................................................................................................................................ 344
图 16-56. 三种输出比较模式 ......................................................................................................................... 346
图 16-57. PWM 时序图 .................................................................................................................................. 347
图 16-58. 通用定时器 L3 结构框图 ............................................................................................................... 359
图 16-59. 内部时钟分频为 1 时正常模式下的控制电路 ................................................................................ 360
图 16-60. 当预分频器的参数从 1 变到 2 时,计数器的时序图 ................................................................... 361
图 16-61. 向上计数时序图,PSC=0/1 .......................................................................................................... 362
图 16-62. 向上计数时序图,在运行时改变 TIMERx_CAR 寄存器的值 ...................................................... 363
图 16-63. 在向上计数模式下计数器重复时序图 ........................................................................................... 364
图 16-64. 输入捕获逻辑 ................................................................................................................................ 365
图 16-65. 三种输出比较模式 ......................................................................................................................... 367
图 16-66. PWM 时序图 .................................................................................................................................. 368
图 16-67. 带死区时间的互补输出 ................................................................................................................. 370
图 16-68. 通道响应中止输入(高电平有效)时,输出信号的行为 ............................................................. 371
图 16-69. 复位模式下的控制电路 ................................................................................................................. 372
图 16-70. 暂停模式下的控制电路 ................................................................................................................. 372
图 16-71. 事件模式下的控制电路 ................................................................................................................. 373
图 16-72. 单脉冲模式,TIMERx_CHxCV = 0x04 TIMERx_CAR=0x60 .................................................... 373
图 16-73. 通用定时器 L4 结构框图 ............................................................................................................... 394
图 16-74. 内部时钟分频为 1 时正常模式下的控制电路 ................................................................................ 395
图 16-75. 当预分频器的参数从 1 变到 2 时,计数器的时序图 .................................................................... 395
图 16-76. 向上计数时序图,PSC=0/1 .......................................................................................................... 396
图 16-77. 向上计数时序图,在运行时改变 TIMERx_CAR 寄存器的值 ...................................................... 397
图 16-78. 在向上计数模式下计数器重复时序图 ........................................................................................... 398
图 16-79. 输入捕获逻辑 ................................................................................................................................ 399
图 16-80. 三种输出比较模式 ......................................................................................................................... 400
图 16-81. PWM 时序图 .................................................................................................................................. 401
图 16-82. 带死区时间的互补输出 ................................................................................................................. 403
GD32F3x0 用户手册
18
图 16-83. 通道响应中止输入(高电平有效)时,输出信号的行为 ............................................................. 404
图 16-84. 单脉冲模式,TIMERx_CHxCV = 0x04 TIMERx_CAR=0x60 .................................................... 405
图 16-85. 基本定时器结构框图 ..................................................................................................................... 421
图 16-86. 内部时钟分频为 1 时正常模式下的控制电路 ................................................................................ 422
图 16-87. 当预分频器的参数从 1 变到 2 时,计数器的时序图 .................................................................... 422
图 16-88. 向上计数时序图,PSC=0/1 .......................................................................................................... 423
图 16-89. 向上计数时序图,在运行时改变 TIMERx_CAR 寄存器的值 ...................................................... 424
图 17-1. IFRP 输出时序图 1 .......................................................................................................................... 430
图 17-2. IFRP 输出时序图 2 .......................................................................................................................... 431
图 17-3. IFRP 输出时序图 3 .......................................................................................................................... 431
图 18-1. USART 模块内部框图 ..................................................................................................................... 434
图 18-2. USART 字符帧 (8 数据位和 1 停止位) ........................................................................................... 434
图 18-3. USART 发送步骤 ............................................................................................................................. 436
图 18-4. 过采样方式接收一个数据位(OSB=0) ............................................................................................. 437
图 18-5. 采用 DMA 方式实现 USART 数据发送配置步骤............................................................................ 438
图 18-6. 采用 DMA 方式实现 USART 数据接收配置步骤............................................................................ 439
图 18-7. 两个 USART 之间的硬件流控制 ..................................................................................................... 439
图 18-8. 硬件流控制 ...................................................................................................................................... 440
图 18-9. 空闲状态下检测断开帧 ................................................................................................................... 441
图 18-10. 数据传输过程中检测断开帧 .......................................................................................................... 441
图 18-11. 同步模式下的 USART 示例 .......................................................................................................... 442
图 18-12. 8-bit 格式的 USART 同步通信波形(CLEN=1) .............................................................................. 442
图 18-13. IrDA SIR ENDEC 模块 .................................................................................................................. 443
图 18-14. IrDA 数据调制 ................................................................................................................................ 443
图 18-15. ISO7816-3 数据帧格式 .................................................................................................................. 444
图 18-16. USART 接收 FIFO 结构 ................................................................................................................ 446
图 18-17. USART 中断映射框图 ................................................................................................................... 448
图 19-1. I2C 模块框图 .................................................................................................................................... 468
图 19-2. 数据有效性 ...................................................................................................................................... 469
图 19-3. 开始和停止状态 .............................................................................................................................. 469
图 19-4. 时钟同步 .......................................................................................................................................... 470
图 19-5. SDA 线仲裁 ..................................................................................................................................... 470
图 19-6. 7 位地址的 I2C 通讯流程 ................................................................................................................. 471
图 19-7. 10 位地址的 I2C 通讯流程(主机发送) ......................................................................................... 471
图 19-8. 10 位地址的 I2C 通讯流程(主机接收) ......................................................................................... 471
图 19-9. 从机发送模式(10 位地址模式) ................................................................................................... 473
图 19-10. 从机接收模式(10 位地址模式) ................................................................................................. 474
图 19-11. 主机发送模式(10 位地址模式) ................................................................................................. 475
图 19-12. 主机接收使用方案 A 模式(10 位地址模式) .............................................................................. 477
图 19-13. 主机接收使用方案 B 模式(10 位地址模式) .............................................................................. 479
图 20-1. SPI 结构框图 .................................................................................................................................... 493
图 20-2. 常规模式下的 SPI 时序图 ............................................................................................................... 494
图 20-3. SPI 四线模式下的 SPI 时序图(CKPL=1, CKPH=1, LF=0) ............................................................. 495
图 20-4. 典型的全双工模式连接 ................................................................................................................... 497
GD32F3x0 用户手册
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图 20-5. 典型的单工模式连接(主机:接收,从机:发送) ....................................................................... 497
图 20-6. 典型的单工模式连接(主机:只发送,从机:接收) ................................................................... 497
图 20-7. 典型的双向线连接 ........................................................................................................................... 498
图 20-8. 主机 TI 模式在不连续发送时的时序图 ............................................................................................ 499
图 20-9. 主机 TI 模式在连续发送时的时序图 ............................................................................................... 499
图 20-10. 从机 TI 模式时序图 ....................................................................................................................... 500
图 20-11. NSS 脉冲模式时序图(主机连续发送) ....................................................................................... 501
图 20-12. SPI 四线模式四线写操作时序图 .................................................................................................... 502
图 20-13. SPI 四线模式四线读操作时序图 .................................................................................................... 503
图 20-14. I2S 结构框图 .................................................................................................................................. 506
图 20-15. I2S 飞利浦标准时序图(DTLEN=00, CHLEN=0, CKPL=0)........................................................... 507
图 20-16. I2S 飞利浦标准时序图(DTLEN=00, CHLEN=0, CKPL=1)........................................................... 507
图 20-17. I2S 飞利浦标准时序图(DTLEN=10, CHLEN=1, CKPL=0)........................................................... 507
图 20-18. I2S 飞利浦标准时序图(DTLEN=10, CHLEN=1, CKPL=1)........................................................... 507
图 20-19. I2S 飞利浦标准时序图(DTLEN=01, CHLEN=1, CKPL=0)........................................................... 508
图 20-20. I2S 飞利浦标准时序图(DTLEN=01, CHLEN=1, CKPL=1)........................................................... 508
图 20-21. I2S 飞利浦标准时序图(DTLEN=00, CHLEN=1, CKPL=0)........................................................... 508
图 20-22. I2S 飞利浦标准时序图(DTLEN=00, CHLEN=1, CKPL=1)........................................................... 508
图 20-23. MSB 对齐标准时序图(DTLEN=00, CHLEN=0, CKPL=0) ............................................................ 509
图 20-24. MSB 对齐标准时序图(DTLEN=00, CHLEN=0, CKPL=1) ............................................................ 509
图 20-25. MSB 对齐标准时序图(DTLEN=10, CHLEN=1, CKPL=0) ............................................................ 509
图 20-26. MSB 对齐标准时序图(DTLEN=10, CHLEN=1, CKPL=1) ............................................................ 509
图 20-27. MSB 对齐标准时序图(DTLEN=01, CHLEN=1, CKPL=0) ............................................................ 509
图 20-28. MSB 对齐标准时序图(DTLEN=01, CHLEN=1, CKPL=1) ............................................................ 509
图 20-29. MSB 对齐标准时序图(DTLEN=00, CHLEN=1, CKPL=0) ............................................................ 510
图 20-30. MSB 对齐标准时序图(DTLEN=00, CHLEN=1, CKPL=1) ............................................................ 510
图 20-31. LSB 对齐标准时序图(DTLEN=01, CHLEN=1, CKPL=0) ............................................................ 510
图 20-32. LSB 对齐标准时序图(DTLEN=01, CHLEN=1, CKPL=1) ............................................................ 510
图 20-33. LSB 对齐标准时序图(DTLEN=00, CHLEN=1, CKPL=0) ............................................................ 511
图 20-34. LSB 对齐标准时序图(DTLEN=00, CHLEN=1, CKPL=1) ............................................................ 511
图 20-35. PCM 标准短帧同步模式时序图(DTLEN=00, CHLEN=0, CKPL=0) ............................................. 511
图 20-36. PCM 标准短帧同步模式时序图(DTLEN=00, CHLEN=0, CKPL=1) ............................................. 511
图 20-37. PCM 标准短帧同步模式时序图(DTLEN=10, CHLEN=1, CKPL=0) ............................................. 511
图 20-38. PCM 标准短帧同步模式时序图(DTLEN=10, CHLEN=1, CKPL=1) ............................................. 512
图 20-39. PCM 标准短帧同步模式时序图(DTLEN=01, CHLEN=1, CKPL=0) ............................................. 512
图 20-40. PCM 标准短帧同步模式时序图(DTLEN=01, CHLEN=1, CKPL=1) ............................................. 512
图 20-41. PCM 标准短帧同步模式时序图(DTLEN=00, CHLEN=1, CKPL=0) ............................................. 512
图 20-42. PCM 标准短帧同步模式时序图(DTLEN=00, CHLEN=1, CKPL=1) ............................................. 512
图 20-43. PCM 标准长帧同步模式时序图(DTLEN=00, CHLEN=0, CKPL=0) ............................................. 512
图 20-44. PCM 标准长帧同步模式时序图(DTLEN=00, CHLEN=0, CKPL=1) ............................................. 513
图 20-45. PCM 标准长帧同步模式时序图(DTLEN=10, CHLEN=1, CKPL=0) ............................................. 513
图 20-46. PCM 标准长帧同步模式时序图(DTLEN=10, CHLEN=1, CKPL=1) ............................................. 513
图 20-47. PCM 标准长帧同步模式时序图(DTLEN=01, CHLEN=1, CKPL=0) ............................................. 513
图 20-48. PCM 标准长帧同步模式时序图(DTLEN=01, CHLEN=1, CKPL=1) ............................................. 513
GD32F3x0 用户手册
20
图 20-49. PCM 标准长帧同步模式时序图(DTLEN=00, CHLEN=1, CKPL=0) ............................................. 513
图 20-50. PCM 标准长帧同步模式时序图(DTLEN=00, CHLEN=1, CKPL=1) ............................................. 514
图 20-51. I2S 时钟生成结构框图 ................................................................................................................... 514
图 21-1. HDMI-CEC 控制器框图 ................................................................................................................... 530
图 21-2. 起始位 ............................................................................................................................................. 531
图 21-3. 有效数据位 ...................................................................................................................................... 531
图 21-4. 信号空闲时间 .................................................................................................................................. 532
图 21-5. 错误位周期 ...................................................................................................................................... 533
图 21-6. 长位错误 .......................................................................................................................................... 534
图 21-7. 传输错误监测 .................................................................................................................................. 535
图 22-1. TSI 模块框图 .................................................................................................................................... 544
图 22-2. 一个通道引脚的采样引脚的框图 .................................................................................................... 545
图 22-3. 电荷序列传输期间的采样引脚的电压 ............................................................................................. 547
图 22-4. 电荷转移序列的有限状态机的状态转移图 ...................................................................................... 547
图 23-1. USBFS 结构框图 ............................................................................................................................. 562
图 23-2. 在主机或设备模式下连接示意图 .................................................................................................... 563
图 23-3. OTG 模式下连接示意图 ................................................................................................................... 564
图 23-4. 主机端口状态转移图 ....................................................................................................................... 564
图 23-5. 主机模式 FIFO 空间 ........................................................................................................................ 568
图 23-6. 主机模式 FIFO 访问寄存器映射表 .................................................................................................. 569
图 23-7. 设备模式 FIFO 空间 ........................................................................................................................ 569
图 23-8. 设备模式 FIFO 访问寄存器映射表 .................................................................................................. 570
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