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首页GD32F10x中文用户手册:Arm Cortex-M3 32位MCU详细指南
GD32F10x中文用户手册:Arm Cortex-M3 32位MCU详细指南
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更新于2024-07-09
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"GD32F10x中文用户手册2.4.pdf是GigaDevice Semiconductor Inc.发布的一份关于GD32F10x系列基于Arm Cortex-M3的32位微控制器的手册,详细介绍了该MCU的系统架构、存储器配置以及闪存控制器等关键功能。手册涵盖了2021年4月更新的内容,为开发者提供全面的技术指导。"
本文档主要介绍了GD32F10x系列微控制器的详细特性,包括其核心处理器、系统架构、存储器映射和闪存控制器等多个方面。
1. Arm Cortex-M3处理器:GD32F10x系列基于Arm Cortex-M3内核,这是一款高效能、低功耗的32位RISC处理器,适用于各种嵌入式应用。它提供了丰富的指令集和硬件浮点单元,以支持复杂的计算任务。
2. 系统架构:该架构包括了中断处理、调试接口、系统时钟管理等模块,确保了系统的高效运行和灵活配置。系统架构还包含了多个外设接口,如UART、SPI、I2C等,以满足不同外设的连接需求。
3. 存储器映射:手册详细描述了内存空间的布局,包括位带操作、片上SRAM和FLASH存储器。位带操作允许对内存中的单个位进行访问和修改;片上SRAM提供快速的数据存储;而FLASH存储器则用于程序存储和数据持久化。
4. 引导配置和设备电子签名:GD32F10x支持自定义引导配置,可以根据需求设置启动顺序和位置。电子签名包含存储器容量信息和96位的设备唯一ID,用于识别和验证设备身份。
5. 系统配置寄存器:这些寄存器允许用户配置系统特性,如电源管理、时钟控制等,以优化性能和功耗。
6. 闪存控制器(FMC):FMC是GD32F10x的关键组件,负责管理和控制片上闪存的操作。它支持读取、编程、擦除等功能,并具有多种保护机制,如页擦除/编程保护和安全保护,以防止未授权的访问或错误操作。
- FMC的主要特征包括高速读取、低功耗操作和高可靠性。
- FMC的详细功能包括闪存结构的描述,读操作的流程,以及FMC_CTLx寄存器的解锁方法。
- 闪存操作如页擦除、整片擦除、主存储闪存块编程、可选字节块擦除和编程都有明确的步骤和注意事项。
- 可选字节块的使用提供了额外的灵活性,可以存储配置信息或安全密钥。
- FMC寄存器群包括等待状态寄存器、解锁寄存器、选项字节操作解锁寄存器等,用于控制和监控闪存操作的状态。
GD32F10x中文用户手册2.4版为开发者提供了详尽的硬件信息和操作指南,是开发基于该MCU的应用的重要参考资料。通过理解和掌握手册中的内容,开发者能够有效地利用GD32F10x的特性来实现高效、可靠的嵌入式系统设计。
GD32F10x 用户手册
16
22.4.15. MAC 地址 0 低寄存器(ENET_MAC_ADDR0L) .............................................................. 692
22.4.16. MAC 地址 1 高寄存器(ENET_MAC_ADDR1H) .............................................................. 692
22.4.17. MAC 地址 1 低寄存器(ENET_MAC_ADDR1L) .............................................................. 693
22.4.18. MAC 地址 2 高寄存器(ENET_ MAC_ADDR2H) ............................................................. 694
22.4.19. MAC 地址 2 低寄存器(ENET_MAC_ADDR2L) .............................................................. 694
22.4.20. MAC 地址 3 高寄存器(ENET_MAC_ADDR3H) .............................................................. 695
22.4.21. MAC 地址 3 低寄存器(ENET_MAC_ADDR3L) .............................................................. 696
22.4.22. MSC 控制寄存器(ENET_MSC_CTL) ............................................................................. 696
22.4.23. MSC 接收中断状态寄存器(ENET_MSC_RINTF) ........................................................... 697
22.4.24. MSC 发送中断状态寄存器(ENET_MSC_TINTF) ........................................................... 697
22.4.25. MSC 接收中断屏蔽寄存器(ENET_MSC_RINTMSK) ..................................................... 698
22.4.26. MSC 发送中断屏蔽寄存器(ENET_MSC_TINTMSK) ...................................................... 699
22.4.27. MSC 1 次冲突后发送”好”帧的计数器寄存器(ENET_MSC_SCCNT) .............................. 700
22.4.28. MSC 1 次以上冲突后发送”好”帧的计数器寄存器(ENET_MSC_MSCCNT) .................... 700
22.4.29. MSC 发送”好”帧计数器寄存器(ENET_MSC_TGFCNT) ................................................. 701
22.4.30. MSC CRC 错误接收帧计数器寄存器(ENET_MSC_RFCECNT) .................................... 701
22.4.31. MSC 对齐错误接收帧计数器寄存器(ENET_MSC_RFAECNT) ...................................... 701
22.4.32. MSC“好”单播帧接收帧计数器寄存器(ENET_MSC_RGUFCNT) .................................... 702
22.4.33. PTP 时间戳控制寄存器(ENET_PTP_TSCTL) ................................................................ 702
22.4.34. PTP 亚秒递增寄存器(ENET_PTP_SSINC) .................................................................... 703
22.4.35. PTP 时间戳高寄存器(ENET_PTP_TSH)........................................................................ 704
22.4.36. PTP 时间戳低寄存器(ENET_PTP_TSL) ........................................................................ 704
22.4.37. PTP 时间戳高更新寄存器(ENET_PTP_TSUH) .............................................................. 705
22.4.38. PTP 时间戳低更新寄存器(ENET_PTP_TSUL) ................................................................. 705
22.4.39. PTP 时间戳加数寄存器(ENET_PTP_TSADDEND) ....................................................... 706
22.4.40. PTP 期望时间高寄存器(ENET_PTP_ETH) .................................................................... 706
22.4.41. PTP 期望时间低寄存器(ENET_PTP_ETL) .................................................................... 707
22.4.42. DMA 总线控制寄存器(ENET_DMA_BCTL) ................................................................... 707
22.4.43. DMA 发送查询使能寄存器(ENET_DMA_TPEN) ............................................................ 709
22.4.44. DMA 接收查询使能寄存器(ENET_DMA_RPEN) ........................................................... 710
22.4.45. DMA 接收描述符列表地址寄存器(ENET_DMA_RDTADDR) ......................................... 710
22.4.46. DMA 发送描述符列表地址寄存器(ENET_DMA_TDTADDR) ........................................... 711
22.4.47. DMA 状态寄存器(ENET_DMA_STAT) ............................................................................ 711
22.4.48. DMA 控制寄存器(ENET_DMA_CTL) ............................................................................. 714
22.4.49. DMA 中断使能寄存器(ENET_DMA_INTEN) .................................................................. 717
22.4.50. DMA 丢失帧和缓存溢出计数器寄存器(ENET_DMA_MFBOCNT).................................. 719
22.4.51. DMA 当前发送描述符地址寄存器(ENET_DMA_CTDADDR) ......................................... 720
22.4.52. DMA 当前接收描述符地址寄存器(ENET_DMA_CRDADDR) ......................................... 720
22.4.53. DMA 当前发送缓存地址寄存器(ENET_DMA_CTBADDR) ............................................. 721
22.4.54. DMA 当前接收缓存地址寄存器(ENET_DMA_CRBADDR) ............................................ 721
23. 通用串行总线全速设备接口(USBD) ............................................................... 722
23.1. 概述 ........................................................................................................................ 722
GD32F10x 用户手册
17
23.2. 主要特征................................................................................................................. 722
23.3. 模块图 .................................................................................................................... 722
23.4. 信号描述................................................................................................................. 723
23.5. 时钟配置................................................................................................................. 723
23.6. 功能说明................................................................................................................. 723
23.6.1. USB 端点 ............................................................................................................................ 723
23.6.2. USB 传输 ............................................................................................................................ 726
23.6.3. USB 事件与中断 .................................................................................................................. 728
23.6.4. 操作指南 .............................................................................................................................. 729
23.7. USBD 寄存器 ......................................................................................................... 732
23.7.1. USBD 控制寄存器(USBD_CTL) ..................................................................................... 732
23.7.2. USBD 中断标志寄存器(USBD_INTF) ............................................................................ 733
23.7.3. USBD 状态寄存器(USBD_STAT) .................................................................................. 734
23.7.4. USBD 设备地址寄存器(USBD_ADDR) ......................................................................... 735
23.7.5. USBD 缓冲器地址寄存器(USBD_BADDR) ................................................................... 735
23.7.6. USBD 端点 x 控制/状态寄存器(USB_EPxCS), x=[0..7] ................................................ 736
23.7.7. USBD 端点 x 发送缓冲地址寄存器(USBD_EPxTBADDR), x=[0…7] ............................ 737
23.7.8. USBD 端点 x 发送缓冲区字节数目寄存器(USBD_EPxTBCNT), x=[0…7] .................... 738
23.7.9. USBD 端点 x 接收缓冲器地址寄存器(USBD_EPxRBADDR), x=[0…7] ........................ 738
23.7.10. USBD 端点 x 接收缓冲区字节数目寄存器 n(USBD_EPxRBCNT), x=[0…7] ................. 738
24. 通用串行总线全速接口(USBFS) .................................................................... 740
24.1. 简介 ........................................................................................................................ 740
24.2. 主要特征................................................................................................................. 740
24.3. 结构框图................................................................................................................. 741
24.4. 信号线描述 ............................................................................................................. 741
24.5. 功能说明................................................................................................................. 741
24.5.1. USBFS 时钟及工作模式 ...................................................................................................... 741
24.5.2. USB 主机功能 ..................................................................................................................... 743
24.5.3. USB 设备功能 ..................................................................................................................... 745
24.5.4. OTG 功能概述 ..................................................................................................................... 746
24.5.5. 数据 FIFO ............................................................................................................................ 747
24.5.6. 操作手册 .............................................................................................................................. 748
24.6. 中断 ........................................................................................................................ 752
24.7. USBFS 寄存器 ....................................................................................................... 753
24.7.1. 全局控制与状态寄存器组 .................................................................................................... 753
24.7.2. 主机控制和状态寄存器 ........................................................................................................ 774
24.7.3. 设备控制和状态寄存器 ........................................................................................................ 785
24.7.4. 电源和时钟控制寄存器(USBFS_PWRCLKCTL) ............................................................ 807
GD32F10x 用户手册
18
25. 附录 .................................................................................................................... 809
25.1. 寄存器表中使用的缩写列表 .................................................................................... 809
25.2. 术语表 .................................................................................................................... 809
25.3. 可用外设................................................................................................................. 809
26. 版本历史 ............................................................................................................. 810
GD32F10x 用户手册
19
图索引
图 1-1. Cortex
®
-M3 结构框图 ...................................................................................................................... 31
图 1-2. GD32F10x Medium-density 系列系统架构 .................................................................................... 33
图 1-3. GD32F10x High-density 系列系统架构 .......................................................................................... 34
图 1-4. GD32F10x Extra-density 系列系统架构 ......................................................................................... 35
图 1-5. GD32F10x Connectivity line 系列系统架构 ................................................................................... 36
图 2-1. 页擦除操作流程 ............................................................................................................................... 49
图 2-2. 整片擦除操作流程 ........................................................................................................................... 50
图 2-3. 字编程操作流程 ............................................................................................................................... 51
图 3-1. 电源域概览 ...................................................................................................................................... 65
图 3-2. 上电/掉电复位波形图 ....................................................................................................................... 67
图 3-3. LVD 阈值波形图 ............................................................................................................................... 67
图 5-1. 系统复位电路 .................................................................................................................................. 79
图 5-2. 时钟树 ............................................................................................................................................. 80
图 5-3. HXTAL 时钟源 ................................................................................................................................. 81
图 5-4. 旁路模式下 HXTAL 时钟源 ............................................................................................................. 81
图 5-5. 系统复位电路 ................................................................................................................................ 108
图 5-6. 时钟树 ........................................................................................................................................... 109
图 5-7. HXTAL 时钟源 ................................................................................................................................ 110
图 5-8. 旁路模式下 HXTAL 时钟源 ............................................................................................................ 111
图 6-1. EXTI 框图 ....................................................................................................................................... 144
图 7-1. 标准 I/O 端口位的基本结构 ........................................................................................................... 150
图 7-2. 输入配置 ........................................................................................................................................ 151
图 7-3. 输出配置 ........................................................................................................................................ 152
图 7-4. 模拟配置 ........................................................................................................................................ 152
图 7-5. 备用功能配置 ................................................................................................................................ 153
图 8-1. CRC 计算单元框图......................................................................................................................... 182
图 9-1. DMA 结构框图 ............................................................................................................................... 187
图 9-2. 握手机制 ........................................................................................................................................ 189
图 9-3. DMA 中断逻辑图 ............................................................................................................................ 191
图 9-4. DMA0 请求映射 ............................................................................................................................ 192
图 9-5. DMA1 请求映射 ............................................................................................................................. 193
图 11-1. ADC 模块框图 .............................................................................................................................. 210
图 11-2. 单次转换模式 ................................................................................................................................ 211
图 11-3. 连续转换模式 ............................................................................................................................... 212
图 11-4. 扫描转换模式,且连续转换模式禁能 .......................................................................................... 213
图 11-5. 扫描转换模式,连续转换模式使能 .............................................................................................. 214
图 11-6. 间断转换模式 ............................................................................................................................... 214
图 11-7. 自动注入,CTN=1 ....................................................................................................................... 215
图 11-8. 触发注入 ...................................................................................................................................... 216
图 11-9. 12 位数据对齐 .............................................................................................................................. 216
GD32F10x 用户手册
20
图 11-10. ADC 同步框图 ............................................................................................................................ 220
图 11-11. 基于 16 个通道的规则并行模式 ................................................................................................. 221
图 11-12. 4 个通道的注入并行模式 ............................................................................................................ 221
图 11-13. 一个采用连续转换模式通道上的快速交叉模式 .......................................................................... 222
图 11-14. 一个采用连续转换模式通道上的慢速交叉模式 .......................................................................... 222
图 11-15. 交替触发: 注入通道组............................................................................................................... 223
图 11-16. 交替触发:间断模式下注入通道组 .............................................................................................. 223
图 11-17. 规则并行和交替触发组合模式 ................................................................................................... 224
图 11-18. 在注入转换过程中触发出现 ....................................................................................................... 224
图 11-19. 交叉的单通道转换被注入序列 CH1 和 CH2 中断 ...................................................................... 225
图 12-1. DAC 结构框图 ............................................................................................................................. 240
图 12-2. DAC LFSR 算法 ........................................................................................................................... 242
图 12-3. DAC 三角噪声模式生成的波形 .................................................................................................... 242
图 13-1. 独立看门狗定时器框图 ................................................................................................................ 254
图 13-2. 窗口看门狗定时器框图 ................................................................................................................ 259
图 13-3. 窗口看门狗定时器时序图 ............................................................................................................ 260
图 14-1. RTC 框图 ..................................................................................................................................... 265
图 14-2. RTC 秒信号及闹钟信号的波形 (RTC_PSC = 3,RTC_ALRM = 2) .............................................. 266
图 14-3. RTC 秒信号及溢出信号的波形(RTC_PSC = 3) ........................................................................... 266
图 15-1. 高级定时器结构框图.................................................................................................................... 274
图 15-2. 内部时钟分频为 1 时正常模式下的控制电路 ............................................................................... 275
图 15-3. 当预分频器的参数从 1 变到 2 时,计数器的时序图 .................................................................... 276
图 15-4. 向上计数时序图,PSC=0/1 ......................................................................................................... 277
图 15-5. 向上计数时序图,在运行时改变 TIMERx_CAR 寄存器的值 ...................................................... 278
图 15-6. 向下计数时序图,PSC=0/1 ......................................................................................................... 279
图 15-7. 向下计数时序图,在运行时改变 TIMERx_CAR 寄存器值 .......................................................... 280
图 15-8. 中央对齐计数模式计数器时序图 ................................................................................................. 281
图 15-9. 中央对齐计数模式下计数器重复时序图 ...................................................................................... 282
图 15-10. 在向上计数模式下计数器重复时序图 ........................................................................................ 282
图 15-11. 在向下计数模式下计数器重复时序图 ........................................................................................ 283
图 15-12. 输入捕获逻辑 ............................................................................................................................ 284
图 15-13. 输出比较逻辑(带有互补输出的通道,x=0,1,2) ..................................................................... 285
图 15-14. 输出比较逻辑 ............................................................................................................................ 285
图 15-15. 三种输出比较模式 ..................................................................................................................... 286
图 15-16. EAPWM 时序图 ......................................................................................................................... 287
图 15-17. CAPWM 时序图 ......................................................................................................................... 288
图 15-18. 带死区时间的互补输出 .............................................................................................................. 290
图 15-19. 通道响应中止输入(高电平有效)时,输出信号的行为 ........................................................... 291
图 15-20. 编码器接口模式下计数器运行例子 ............................................................................................ 292
图 15-21. CI0FE0 极性反相的编码器接口模式下的例子 ............................................................................ 292
图 15-22. 霍尔传感器用在 BLDC 电机控制中 ........................................................................................... 293
图 15-23. 两个定时器之间的霍尔传感器时序图 ........................................................................................ 294
图 15-24. 复位模式下的控制电路 .............................................................................................................. 295
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