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GD32F4xx系列ARM Cortex-M4 MCU用户手册v2.3详细解读
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更新于2024-07-15
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GD32F4xx系列是GigaDevice Semiconductor Inc.推出的一款基于ARM Cortex-M4的24位微控制器,面向GD32F405xx、GD32F407xx和GD32F450xx等型号。这份User Manual CN Rev2.3详细文档涵盖了该系列MCU的重要特性、系统架构、存储器映射以及闪存控制器(FMC)的功能。
1. **系统与存储器架构**
- **ARM Cortex-M4处理器**:文档介绍了处理器的核心特性,包括其Cortex-M4架构,强调了它在处理能力和低功耗方面的优势。
- **系统架构**:描述了整个系统的组成,包括内核、外设接口、电源管理单元等,并可能涉及中断系统和时钟管理。
- **存储器映射**:详细说明了片上内存布局,如位带操作,用于高效访问;片上SRAM作为程序运行空间,以及片上FLASH用于非易失性数据存储。
- **引导配置**:阐述了启动过程中的配置步骤,包括如何设置引导加载程序和配置参数。
- **SYSCFG寄存器**:这部分提供了系统配置寄存器的详细介绍,用于调整各种系统配置,如EXTI(外部中断)源选择和I/O补偿控制。
2. **闪存控制器(FMC)**
- **简介**:简要介绍FMC的功能和在系统中的作用,即存储器管理和数据操作。
- **主要特征**:可能列出FMC的关键性能指标,如速度、容量和兼容性。
- **功能说明**:
- 闪存结构:解释了存储器的不同部分及其组织方式。
- 操作流程:详细描述了读取、写入(包括扇区擦除、整片擦除和编程)、OTP闪存块编程以及选项字节的管理。
- 安全保护:强调了防止非法操作的安全机制,如DBUS读保护和密码管理。
- **FMC寄存器**:列出了相关的控制寄存器,如等待状态寄存器、解锁寄存器和选项字节解锁寄存器,用于设置和操作FMC的不同功能。
这份用户手册对开发者来说是宝贵的资源,提供了硬件设计、软件开发和调试过程中所需的所有关键信息,有助于理解和充分利用GD32F4xx系列MCU的能力。通过阅读和理解这些内容,工程师能够优化代码、配置系统设置并确保设备正确地运行和维护固件。
GD32F4xx 用户手册
23.7.1. 同步脉冲宽度寄存器 (TLI_SPSZ) ................................................................................................ 613
23.7.2. 后沿宽度寄存器 (TLI_BPSZ) ........................................................................................................ 613
23.7.3. 有效宽度寄存器 (TLI_ASZ) ........................................................................................................... 614
23.7.4. 总宽度寄存器(TLI_TSZ) ................................................................................................................. 614
23.7.5. 控制寄存器 (TLI_CTL) ................................................................................................................... 615
23.7.6. 重载层配置寄存器 (TLI_RL) ......................................................................................................... 616
23.7.7. 背景色配置寄存器 (TLI_BGC) ...................................................................................................... 617
23.7.8. 中断使能寄存器 (TLI_INTEN)....................................................................................................... 617
23.7.9. 中断标志寄存器 (TLI_INTF) .......................................................................................................... 618
23.7.10. 中断标志清除寄存器 (TLI_INTC) ............................................................................................. 619
23.7.11. 行标记寄存器 (TLI_LM) ............................................................................................................. 619
23.7.12. 当前像素位置寄存器 (TLI_CPPOS) ........................................................................................ 620
23.7.13. 状态寄存器 (TLI_STAT) ............................................................................................................. 620
23.7.14. 第 x 层控制寄存器 (TLI_LxCTL) ............................................................................................... 621
23.7.15. 第 x 层水平位置参数寄存器 (TLI_LxHPOS) ........................................................................... 622
23.7.16. 第 x 层垂直位置参数寄存器 (TLI_LxVPOS) ........................................................................... 622
23.7.17. 第 x 层色键值寄存器 (TLI_LxCKEY) ....................................................................................... 623
23.7.18. 第 x 层像素格式寄存器 (TLI_LxPPF) ...................................................................................... 623
23.7.19. 第 x 层恒定 Alpha 寄存器 (TLI_LxSA) ..................................................................................... 624
23.7.20. 第 x 层默认颜色寄存器 (TLI_LxDC) ........................................................................................ 624
23.7.21. 第 x 层混合寄存器 (TLI_LxBLEND) ......................................................................................... 625
23.7.22. 第 x 层帧基地址寄存器 (TLI_LxFBADDR) .............................................................................. 626
23.7.23. 第 x 层行长度寄存器 (TLI_LxFLLEN) ...................................................................................... 626
23.7.24. 第 x 层总行数寄存器 (TLI_LxFTLN) ........................................................................................ 627
23.7.25. 第 x 层颜色查找表寄存器 (TLI_LxLUT) ................................................................................... 627
24. SDIO 接口(SDIO) ............................................................................................... 629
24.1. 简介 ................................................................................................................................ 629
24.2. 主要特性 ......................................................................................................................... 629
24.3. SDIO 总线拓扑 ............................................................................................................... 629
24.4. SDIO 功能描述 ............................................................................................................... 631
24.4.1. SDIO 适配器 .................................................................................................................................... 632
24.4.2. APB2 接口 ........................................................................................................................................ 636
24.5. 卡功能描述 ..................................................................................................................... 637
24.5.1. 卡寄存器 ........................................................................................................................................... 637
24.5.2. 命令 ................................................................................................................................................... 638
24.5.3. 响应 ................................................................................................................................................... 646
24.5.4. 数据包格式 ....................................................................................................................................... 650
24.5.5. 卡的两种状态 ................................................................................................................................... 651
24.6. 编程序列 ......................................................................................................................... 657
24.6.1. 卡识别 ............................................................................................................................................... 657
24.6.2. 无数据命令 ....................................................................................................................................... 658
GD32F4xx 用户手册
24.6.3. 单个数据块或多个数据块写 ........................................................................................................... 659
24.6.4. 单个数据块或多个数据块读 ........................................................................................................... 660
24.6.5. 数据流写和数据流读 (仅适用于 MMC) ........................................................................................ 660
24.6.6. 擦除 ................................................................................................................................................... 662
24.6.7. 总线宽度选择 ................................................................................................................................... 662
24.6.8. 保护管理 ........................................................................................................................................... 663
24.6.9. 卡上锁/解锁操作 .............................................................................................................................. 663
24.7. 特定操作 ......................................................................................................................... 665
24.7.1. SD I/O 特定操作 ............................................................................................................................. 665
24.7.2. CE-ATA 特定操作 ........................................................................................................................... 668
24.8. SDIO 寄存器 ................................................................................................................... 670
24.8.1. 电源控制寄存器 (SDIO_PWRCTL) .............................................................................................. 670
24.8.2. 时钟控制寄存器 (SDIO_CLKCTL) ............................................................................................... 670
24.8.3. 命令参数寄存器(SDIO_CMDAGMT) ............................................................................................ 671
24.8.4. 命令控制寄存器 (SDIO_CMDCTL) .............................................................................................. 672
24.8.5. 命令索引响应寄存器 (SDIO_RSPCMDIDX) ............................................................................... 673
24.8.6. 响应寄存器 (SDIO_RESPx x=0..3) .............................................................................................. 674
24.8.7. 数据超时寄存器 (SDIO_DATATO) ............................................................................................... 674
24.8.8. 数据长度寄存器 (SDIO_DATALEN) ............................................................................................. 675
24.8.9. 数据控制寄存器 (SDIO_DATACTL) ............................................................................................. 675
24.8.10. 数据计数寄存器 (SDIO_DATACNT) ........................................................................................ 677
24.8.11. 状态寄存器 (SDIO_STAT) ......................................................................................................... 677
24.8.12. 中断清除寄存器 (SDIO_INTC) ................................................................................................. 679
24.8.13. 中断使能寄存器 (SDIO_INTEN) .............................................................................................. 680
24.8.14. FIFO 计数寄存器 (SDIO_FIFOCNT) ....................................................................................... 682
24.8.15. FIFO 数据寄存器 (SDIO_FIFO) ............................................................................................... 682
25. 外部存储器控制器(EXMC) ................................................................................. 684
25.1. 简介 ................................................................................................................................ 684
25.2. 主要特性 ......................................................................................................................... 684
25.3. 功能描述 ......................................................................................................................... 684
25.3.1. 结构框图 ........................................................................................................................................... 684
25.3.2. EXMC 访问基本规范 ...................................................................................................................... 685
25.3.3. 外部设备地址映射 ........................................................................................................................... 686
25.3.4. NOR/PSRAM 控制器 ...................................................................................................................... 689
25.3.5. NAND Flash 或 PC Card 控制器 ................................................................................................... 710
25.3.6. SDRAM 控制器................................................................................................................................ 714
25.4. EXMC 寄存器 ................................................................................................................. 725
25.4.1. NOR/PSRAM 控制器寄存器 ......................................................................................................... 725
25.4.2. NAND Flash/PC Card 控制器寄存器 ............................................................................................ 729
25.4.3. SDRAM 控制器寄存器 .................................................................................................................... 735
25.4.4. SQPI-PSRAM 控制器寄存器 ......................................................................................................... 742
GD32F4xx 用户手册
26. 控制器局域网络(CAN) ....................................................................................... 746
26.1. 简介 ................................................................................................................................ 746
26.2. 主要特征 ......................................................................................................................... 746
26.3. 功能说明 ......................................................................................................................... 747
26.3.1. 工作模式 ........................................................................................................................................... 747
26.3.2. 通信模式 ........................................................................................................................................... 748
26.3.3. 数据发送 ........................................................................................................................................... 749
26.3.4. 数据接收 ........................................................................................................................................... 751
26.3.5. 过滤功能 ........................................................................................................................................... 752
26.3.6. 时间触发通信 ................................................................................................................................... 755
26.3.7. 通信参数 ........................................................................................................................................... 755
26.3.8. 错误标志 ........................................................................................................................................... 757
26.3.9. 中断 ................................................................................................................................................... 757
26.4. CAN 寄存器 ................................................................................................................... 759
26.4.1. 控制寄存器 (CAN_CTL) ................................................................................................................ 759
26.4.2. 状态寄存器 (CAN_STAT) .............................................................................................................. 760
26.4.3. 发送状态寄存器 (CAN_TSTAT) .................................................................................................... 762
26.4.4. 接收 FIFO0 寄存器 (CAN_RFIFO0) ............................................................................................ 764
26.4.5. 接收 FIFO1 寄存器 (CAN_RFIFO1) ............................................................................................ 765
26.4.6. 中断使能寄存器 (CAN_INTEN) .................................................................................................... 766
26.4.7. 错误寄存器 (CAN_ERR) ............................................................................................................... 767
26.4.8. 位时序寄存器 (CAN_BT) ............................................................................................................... 768
26.4.9. 发送邮箱标识符寄存器 (CAN_TMIx) (x=0..2) ............................................................................ 769
26.4.10. 发送邮箱属性寄存器 (CAN_TMPx) (x=0..2) ........................................................................... 770
26.4.11. 发送邮箱 data0 寄存器 (CAN_TMDATA0x) (x=0..2) ............................................................. 771
26.4.12. 发送邮箱 data1 寄存器 (CAN_TMDATA1x) (x=0..2) ............................................................. 771
26.4.13. 接收 FIFO 邮箱标识符寄存器 (CAN_RFIFOMIx) (x=0,1) ..................................................... 772
26.4.14. 接收 FIFO 邮箱属性寄存器 (CAN_RFIFOMPx) (x=0,1) ....................................................... 772
26.4.15. 接收 FIFO 邮箱 data0 寄存器 (CAN_RFIFOMDATA0x) (x=0,1) .......................................... 773
26.4.16. 接收 FIFO 邮箱 data1 寄存器 (CAN_RFIFOMDATA1x) (x=0,1) .......................................... 773
26.4.17. 过滤器控制寄存器 (CAN_FCTL) .............................................................................................. 774
26.4.18. 过滤器模式配置寄存器 (CAN_FMCFG).................................................................................. 774
26.4.19. 过滤器位宽配置寄存器 (CAN_FSCFG) .................................................................................. 775
26.4.20. 过滤器关联 FIFO 寄存器 (CAN_FAFIFO) ............................................................................... 775
26.4.21. 过滤器激活寄存器 (CAN_FW) ................................................................................................. 776
26.4.22. 过滤器(x)数据(y)寄存器 (CAN_FxDATAy) (x=0..27, y=0,1) ................................................. 776
27. 以太网(ENET) .................................................................................................... 778
27.1. 简介 ................................................................................................................................ 778
27.2. 主要特性 ......................................................................................................................... 778
27.2.1. 模块框图 ........................................................................................................................................... 779
27.2.2. MAC 802.3 以太网数据包描述 ...................................................................................................... 780
GD32F4xx 用户手册
27.2.3. 以太网信号描述 ............................................................................................................................... 780
27.3. 功能描述 ......................................................................................................................... 781
27.3.1. 接口配置 ........................................................................................................................................... 781
27.3.2. MAC 功能简介 ................................................................................................................................. 785
27.3.3. MAC 统计计数器:MSC ................................................................................................................ 795
27.3.4. 唤醒管理:WUM ............................................................................................................................. 795
27.3.5. 精确时间协议:PTP ....................................................................................................................... 798
27.3.6. DMA 控制器描述 ............................................................................................................................. 801
27.3.7. 典型的以太网配置流程示例 ........................................................................................................... 823
27.3.8. 以太网中断 ....................................................................................................................................... 824
27.4. ENET 寄存器 .................................................................................................................. 827
27.4.1. MAC 配置寄存器 (ENET_MAC_CFG) ........................................................................................ 827
27.4.2. MAC 帧过滤器寄存器 (ENET_MAC_FRMF) .............................................................................. 829
27.4.3. MAC hash 列表高寄存器 (ENET_MAC_HLH) ........................................................................... 831
27.4.4. MAC hash 列表低寄存器 (ENET_MAC_HLL) ............................................................................ 831
27.4.5. MAC PHY 控制寄存器 (ENET_MAC_PHY_CTL) ...................................................................... 831
27.4.6. MAC MII 数据寄存器 (ENET_MAC_PHY_DATA) ...................................................................... 832
27.4.7. MAC 流控寄存器 (ENET_MAC_FCTL) ....................................................................................... 833
27.4.8. MAC VLAN 标签寄存器 (ENET_MAC_VLT) .............................................................................. 834
27.4.9. MAC 远程唤醒帧过滤器寄存器 (ENET_MAC_RWFF) ............................................................. 835
27.4.10. MAC 唤醒管理寄存器 (ENET_MAC_WUM) ........................................................................... 835
27.4.11. MAC 调试寄存器 (ENET_MAC_DBG) .................................................................................... 836
27.4.12. MAC 中断状态寄存器 (ENET_MAC_INTF) ............................................................................ 838
27.4.13. MAC 中断屏蔽寄存器 (ENET_MAC_INTMSK)...................................................................... 839
27.4.14. MAC 地址 0 高寄存器 (ENET_MAC_ADDR0H) .................................................................... 839
27.4.15. MAC 地址 0 低寄存器 (ENET_MAC_ADDR0L) ..................................................................... 840
27.4.16. MAC 地址 1 高寄存器 (ENET_MAC_ADDR1H) .................................................................... 840
27.4.17. MAC 地址 1 低寄存器 (ENET_MAC_ADDR1L) ..................................................................... 841
27.4.18. MAC 地址 2 高寄存器 (ENET_ MAC_ADDR2H) ................................................................... 841
27.4.19. MAC 地址 2 低寄存器 (ENET_MAC_ADDR2L) ..................................................................... 842
27.4.20. MAC 地址 3 高寄存器 (ENET_MAC_ADDR3H) .................................................................... 842
27.4.21. MAC 地址 3 低寄存器 (ENET_MAC_ADDR3L) ..................................................................... 843
27.4.22. MAC 流控阈值寄存器 (ENET_MAC_FCTH) .......................................................................... 844
27.4.23. MSC 控制寄存器 (ENET_MSC_CTL) ..................................................................................... 844
27.4.24. MSC 接收中断状态寄存器 (ENET_MSC_RINTF) ................................................................. 845
27.4.25. MSC 发送中断状态寄存器 (ENET_MSC_TINTF) ................................................................. 846
27.4.26. MSC 接收中断屏蔽寄存器 (ENET_MSC_RINTMSK) ........................................................... 847
27.4.27. MSC 发送中断屏蔽寄存器 (ENET_MSC_TINTMSK) ........................................................... 847
27.4.28. MSC 1 次冲突后发送”好”帧的计数器寄存器 (ENET_MSC_SCCNT) ................................. 848
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) ...................... 848
27.4.30. MSC 发送”好”帧计数器寄存器 (ENET_MSC_TGFCNT) ...................................................... 849
27.4.31. MSC CRC 错误接收帧计数器寄存器 (ENET_MSC_RFCECNT) ........................................ 849
27.4.32. MSC 对齐错误接收帧计数器寄存器 (ENET_MSC_RFAECNT) .......................................... 850
GD32F4xx 用户手册
27.4.33. MSC“好”单播帧接收帧计数器寄存器 (ENET_MSC_RGUFCNT) ........................................ 850
27.4.34. PTP 时间戳控制寄存器 (ENET_PTP_TSCTL) ...................................................................... 850
27.4.35. PTP 亚秒递增寄存器 (ENET_PTP_SSINC) ........................................................................... 853
27.4.36. PTP 时间戳高寄存器 (ENET_PTP_TSH) ............................................................................... 853
27.4.37. PTP 时间戳低寄存器 (ENET_PTP_TSL) ............................................................................... 854
27.4.38. PTP 时间戳高更新寄存器 (ENET_PTP_TSUH) .................................................................... 854
27.4.39. PTP 时间戳低更新寄存器(ENET_PTP_TSUL) ....................................................................... 854
27.4.40. PTP 时间戳加数寄存器 (ENET_PTP_TSADDEND) ............................................................. 855
27.4.41. PTP 期望时间高寄存器 (ENET_PTP_ETH) ........................................................................... 855
27.4.42. PTP 期望时间低寄存器 (ENET_PTP_ETL) ........................................................................... 856
27.4.43. PTP 时间戳标志寄存器 (ENET_PTP_TSF) ........................................................................... 856
27.4.44. PTP PPS 控制寄存器 (ENET_PTP_PPSCTL) ...................................................................... 857
27.4.45. DMA 总线控制寄存器 (ENET_DMA_BCTL) .......................................................................... 857
27.4.46. DMA 发送查询使能寄存器 (ENET_DMA_TPEN) .................................................................. 859
27.4.47. DMA 接收查询使能寄存器 (ENET_DMA_RPEN) .................................................................. 860
27.4.48. DMA 接收描述符列表地址寄存器 (ENET_DMA_RDTADDR) .............................................. 860
27.4.49. DMA 发送描述符列表地址寄存器 (ENET_DMA_TDTADDR) .............................................. 861
27.4.50. DMA 状态寄存器 (ENET_DMA_STAT) ................................................................................... 861
27.4.51. DMA 控制寄存器 (ENET_DMA_CTL) ..................................................................................... 864
27.4.52. DMA 中断使能寄存器 (ENET_DMA_INTEN) ......................................................................... 867
27.4.53. DMA 丢失帧和缓存溢出计数器寄存器 (ENET_DMA_MFBOCNT) ..................................... 869
27.4.54. DMA 接收状态看门狗计数器寄存器 (ENET_DMA_RSWDC) .............................................. 869
27.4.55. DMA 当前发送描述符地址寄存器 (ENET_DMA_CTDADDR) ............................................. 870
27.4.56. DMA 当前接收描述符地址寄存器 (ENET_DMA_CRDADDR) ............................................. 870
27.4.57. DMA 当前发送缓存地址寄存器 (ENET_DMA_CTBADDR) ................................................. 870
27.4.58. DMA 当前接收缓存地址寄存器 (ENET_DMA_CRBADDR) ................................................. 871
28. 通用串行总线全速接口(USBFS) ....................................................................... 872
28.1. 概述 ................................................................................................................................ 872
28.2. 主要特性 ......................................................................................................................... 872
28.3. 结构框图 ......................................................................................................................... 873
28.4. 信号线描述 ..................................................................................................................... 873
28.5. 功能描述 ......................................................................................................................... 873
28.5.1. USBFS 时钟及工作模式 ................................................................................................................. 873
28.5.2. USB 主机功能 .................................................................................................................................. 875
28.5.3. USB 设备功能 .................................................................................................................................. 877
28.5.4. OTG 功能概述 ................................................................................................................................. 878
28.5.5. 数据 FIFO ......................................................................................................................................... 878
28.5.6. 操作手册 ........................................................................................................................................... 880
28.5.7. 中断 ................................................................................................................................................... 884
28.6. USBFS 寄存器 ............................................................................................................... 886
28.6.1. USBFS 全局寄存器组 ..................................................................................................................... 886
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