[MCU] 来了，GD32F103快速替换STM32F103

火辣西米秀 2021-3-18 20:29 楼主

一、相同点**
1）、外围引脚PIN TO PIN兼容，每个引脚上的复用功能也完全相同。
2）、芯片内部寄存器、外部IP寄存器地址和逻辑地址完全相同，但是有些寄存器默认值不同，有些外设模块的设计时序上和STM32有差异，这点差异主要体现在软件上修改，详情见下文。
3）、编译工具：完全相同例如：KEIL 、IAR
4）、型号命名方式完全相同，所以替代只需找尾缀相同的型号即可，例如：STM32F103C8T6 与 GD32F103C8T6。
5）、仿真工具：JLINK STLink Ulink GDLINK

二、外围硬件区别

三、硬件替换需要注意的地方
从上面的介绍中，我们可以看出，GD32F103系列和STM32F103系列是兼容的，但也需要一些注意的地方。
1）、BOOT0必须接10K下拉或接GND，ST可悬空，这点很重要。
2）、RC复位电路必须要有，否则MCU可能不能正常工作，ST的有时候可以不要。
3）、有时候发现用仿真器连接不上。因为GD的swd接口驱动能力比ST弱，可以有如下几种方式解决：
a、线尽可能短一些；
b、降低SWD通讯速率；
c、SWDIO接10k上拉，SWCLK接10k下拉。
4）、使用电池供电等，注意GD的工作电压，例如跌落到2.0V~2.6V区间，ST还能工作，GD可能无法启动或工作异常。

四、使用ST标准库开发需要修改的地方
1）、GD对时序要求严格，配置外设需要先打开时钟，在进行外设配置，否则可能导致外设无法配置成功；ST的可以先配置在开时钟。

2）、修改外部晶振起振超时时间，不用外部晶振可跳过这步。
原因：GD与ST的启动时间存在差异，为了让GD MCU更准确复位。
修改：
将宏定义：
#define HSE_STARTUP_TIMEOUT ((uint16_t)0x0500)
修改为：
#define HSE_STARTUP_TIMEOUT ((uint16_t)0xFFFF)

3）、GD32F10X flash取值零等待，而ST需要2个等待周期，因此，一些精确延时或者模拟IIC或SPI的代码可能需要修改。
原因：GD32采用专利技术提高了相同工作频率下的代码执行速度。
修改：如果使用for或while循环做精确定时的，定时会由于代码执行速度加快而使循环的时间变短，因此需要仿真重新计算设计延时。使用Timer定时器无影响。

4）、在代码中设置读保护，如果使用外部工具读保护比如JFLASH或脱机烧录器设置，可跳过此步骤。
在写完KEY序列后，需要读该位确认key已生效，修改如下：

总共需要修改如下四个函数：

FLASH_Status FLASH_EraseOptionBytes(void);
FLASH_Status FLASH_ProgramOptionByteData(uint32_t Address, uint8_t Data);
uint32_t FLASH_GetWriteProtectionOptionByte(void);
FlagStatus FLASH_GetReadOutProtectionStatus(void);

5）、GD与ST在flash的Erase和Program时间上有差异，修改如下：

6）、需求flash大于256K注意，小于256K可以忽略这项。
与ST不同，GD的flash存在分区的概念，前256K，CPU执行指令零等待，称code区，此范围外称为dataZ区。两者在擦写操作上没有区别，但在读操作时间上存在较大差别，code区代码取值零等待，data区执行代码有较大延迟，代码执行效率比code区慢一个数量级，因此data区通常不建议运行对实时性要求高的代码，为解决这个问题，可以使用分散加载的方法，比如把初始化代码，图片代码等放到data区。

7）、ADC采集
a> ADC通道要配置成模拟输入，芯片默认是浮空输入，如果不配成模拟输入，ST的可以正常采集，GD不行
b> ADC时钟没有手动分频最大运行频率14Mhz以内，ST可以正常采集，GD不行。
c> ADC使能后需要加不少于20us延时。
d> 采样精度不如STM32f103，GD32f103存在这个问题，如果对ADC精度要求不高可以选用，可以选用PIN TO PIN 兼容F103系列的GD32E103和GD32F303系列解决。

总结：至此，经过以上修改，在不使用USB和网络能复杂协议的代码，就可以使用ST的代码操作了。

附加：
1、修改或为了区分GD32和STM32的代码，可以使用如下代码：

2、GD的主频支持108MHz，有时候需要提供主频，提供一个96MHZ的参考：

static void SetSysClockTo96(void)
{
__IO uint32_t StartUpCounter = 0, HSEStatus = 0;

   RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_AFIO|RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOE|RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE);
   RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_AFIO|RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOE|RCC_APB2Periph_GPIOC,!ENABLE);

/* SYSCLK, HCLK, PCLK2 and PCLK1 configuration ---------------------------*/
/* Enable HSE */
RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON);

/* Wait till HSE is ready and if Time out is reached exit */
do
{
    HSEStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSERDY;
    StartUpCounter++;
} while((HSEStatus == 0) && (StartUpCounter != HSE_STARTUP_TIMEOUT));
for(StartUpCounter=0;StartUpCounter<0x1fff;StartUpCounter++);
if ((RCC->CR & RCC_CR_HSERDY) != RESET)
{
    HSEStatus = (uint32_t)0x01;
}
else
{
    HSEStatus = (uint32_t)0x00;
}

if (HSEStatus == (uint32_t)0x01)
{
/* Enable Prefetch Buffer */
FLASH->ACR |= FLASH_ACR_PRFTBE;

    /* Flash 2 wait state */
    FLASH->ACR &= (uint32_t)((uint32_t)~FLASH_ACR_LATENCY);
    FLASH->ACR |= (uint32_t)FLASH_ACR_LATENCY_2;

    /* HCLK = SYSCLK */
    RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;

    /* PCLK2 = HCLK */
    RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE2_DIV1;

    /* PCLK1 = HCLK */
    RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE1_DIV2;

#ifdef STM32F10X_CL
    /* Configure PLLs ------------------------------------------------------*/
    /* PLL2 configuration: PLL2CLK = (HSE / 5) * 8 = 40 MHz */
    /* PREDIV1 configuration: PREDIV1CLK = PLL2 / 5 = 8 MHz */

    RCC->CFGR2 &= (uint32_t)~(RCC_CFGR2_PREDIV2 | RCC_CFGR2_PLL2MUL |
                              RCC_CFGR2_PREDIV1 | RCC_CFGR2_PREDIV1SRC);
    RCC->CFGR2 |= (uint32_t)(RCC_CFGR2_PREDIV2_DIV5 | RCC_CFGR2_PLL2MUL8 |
                             RCC_CFGR2_PREDIV1SRC_PLL2 | RCC_CFGR2_PREDIV1_DIV5);

    /* Enable PLL2 */
    RCC->CR |= RCC_CR_PLL2ON;
    /* Wait till PLL2 is ready */
    while((RCC->CR & RCC_CR_PLL2RDY) == 0)
    {
    }


    /* PLL configuration: PLLCLK = PREDIV1 * 12 = 96 MHz */
    RCC->CFGR &= (uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLXTPRE | RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLMULL);
    RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLXTPRE_PREDIV1 | RCC_CFGR_PLLSRC_PREDIV1 |
                            RCC_CFGR_PLLMULL12);
#else
#if 0
    /* PLL configuration: PLLCLK = HSE * 12 = 96 MHz */
    RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLXTPRE |
                                        RCC_CFGR_PLLMULL));
                                                                               for(StartUpCounter=0;StartUpCounter<0x1fff;StartUpCounter++);
    RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLSRC_HSE | RCC_CFGR_PLLMULL12);
#else
//   RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLXTPRE |
//                                        RCC_CFGR_PLLMULL));

   //RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLSRC_HSE|(1<<17));
   //RCC->CFGR &= ~(RCC_CFGR_PLLMULL);
   //RCC->CFGR |= (uint32_t)(1<<27u);
   RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLXTPRE |
                                        RCC_CFGR_PLLMULL));
    RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLSRC_HSE | (1<<27)|(7<<18)|(1<<17));
#endif
#endif /* STM32F10X_CL */

/* Enable PLL */
RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;

    /* Wait till PLL is ready */
    while((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0)
    {
    }
    for(StartUpCounter=0;StartUpCounter<0x1fff;StartUpCounter++);
    /* Select PLL as system clock source */
    RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));
    RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_SW_PLL;
       for(StartUpCounter=0;StartUpCounter<0x200;StartUpCounter++);
       for(StartUpCounter=0;StartUpCounter<0x1fff;StartUpCounter++);
    /* Wait till PLL is used as system clock source */
    while ((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS) != (uint32_t)0x08)
    {
    }
}
else
{ /* If HSE fails to start-up, the application will have wrong clock
         configuration. User can add here some code to deal with this error */
}
}