GD32VF103：采用RISC-V内核设计的MCU

2024-11-18 来源：elecfans

GD32VF103 开发板

去年九月份的时候 RT-Thread 的 Andy Chen 组织定做了一块 GD32V 开发板，托 Andy 的福，我也搭车买了一块。

这块开发板小巧精美，供电、烧录、调试信息打印都是通过一个 Type-C USB 接口进行，更重要的是它所搭载的主控芯片 GD32VF103 是一颗采用 RISC-V 内核设计的 MCU，这对于对 RISC-V 感兴趣的同学来说，具有十足的吸引力。

GD32VF103 系列 SOC 是兆易创新与芯来科技合作，基于 RISC-V 架构设计的一款面向 IOT 领域的 MCU，主频最高 108 MHZ，根据定位差异，片内 Flash 16~128 KB，片上 SRAM 8~32 KB。

在定制这块板子的时候，陈老大为我们选了 Flash 和 SRAM 容量最大的那颗，所以在选择上大家不用纠结。

更加难能可贵的是兆易开放了完整的用户手册，有 500 多页。这颗芯片采用的 RISC-V 内核是芯来科技设计的，代号 Bumblebee，芯来科技也开放了一份关于 Bumblebee 的指令架构手册，详细描述了这颗芯片采用的 RISC-V 指令集、内核特权架构、中断异常、Timer 以及低功耗相关的机制，总的来说，用这颗芯片来做 RISC-V 相关的研究学习，还是很合适的。

SDK

随开发板配套了一份 RT-Thread Nano SDK，里面还包含有开发板的原理图和简单的使用手册以及代码烧写工具 GigaDevice MCU ISP Programmer ，整套 SDK 可以在 https://realthread.cowtransfer.com/s/8350a2c039b740 下载。

由于当时为了让大家尽快拿到开发板，所以仓促中板子上的 JTAG 口留下了一点小瑕疵——如果要连 JTAG 的话，需要做一点小修改，这个在开发板原理图《GD32VF_EVB_V1_20190901》中有说明。

参考配套文档《GD32VF使用说明_20190919》即可完成 RT-Thread 代码的编译，然后根据该文档描述的固件烧录方法，按着板子的 BOOT0 按键，再按 RESET 按键使板子进入烧写模式，然后通过GigaDevice MCU ISP Programmer 烧录固件到板子上。

需要注意的是，板子烧录固件是通过板子上的 UART 转 USB 烧写的，烧录时串口波特率需要设置为 256000，系统启动后，RT-Thread 也通过这个 UART 打印调试信息，打印调试信息的波特率为 115200，注意不要搞错了。

另外，同一时刻，串口调试工具和 GigaDevice MCU ISP Programmer 烧录软件，只有一个能占用串口，所以在烧录固件之前要记得关闭串口调试工具，否则有可能会无法正常进入烧录模式。

运行 RT-Thread mainline

如果是做产品的话，使用芯片供应商提供的 SDK 是最靠谱的，如果是学习研究的话，我一向喜欢尝试最新的代码，所以 RT-Thread mainline 是一定要试一试的。

安装 ENV 工具和 risc-v toolchain

RT-Thread 支持 Windows 和 Linux 两种编译开发环境，这里我打算在 Windows 下编译开发，所以需要先去 RT-Thread 官网下载一个 ENV 工具：https://www.rt-thread.org/page/download.html

工具下载下来后解压到任何你喜欢的地方，但是记住路径里面不要有中文字符，双击 env.exe 可执行程序就可以启动进入命令行模式，还可以通过右键把它添加到 Windows 的开始工具栏。

关于 ENV 的详细使用说明可以参考《Env用户手册》和《RT-Thread 编程指南》，这两份文档在 RT-Thread 官网都可以下载：https://www.rt-thread.org/document/site/

我发现工具里面默认只带了 arm_gcc 的 toolchain，这里要编译 RISC-V，所以还需要下载 RISC-V 的 toolchain，RISC-V 官方的 toolchain 在 Github 上，地址如下：https://github.com/xpack-dev-tools/riscv-none-embed-gcc-xpack/releases ：

选择对应的版本，下载后解压到 ENV 工具的 /tools/gnu_gcc/risc-v/目录下。

为了能在 ENV 命令行里面认到 riscv-none-embed-gcc 相关的命令，还需要做如下修改:

即在 env 的 tools/ConEmu/ConEmu/CmdInit.cmd 文件里重新设置 RTT_EXEC_PATH 环境变量，把原来的 arm_gcc 路径替换成刚才下载的 risc-v toolchain 的安装路径。

我查阅了前面提到的两份RT-Thread 文档和官网论坛上关于 ENV 的常见问题问答贴，没找到关于在 ENV 里面添加命令的修改说明，所以上面这个修改方法是我尝试出来的，不一定科学，如果有人知道更科学的修改方法，请告诉我。

当然，前面的 SDK 包里也提供了 env 和 risc-v toolchain，但是在这里我想用最新的工具和代码从头开始尝试下整个过程。

修改 RT-Thread mainline 代码

RT-Thread 的官方代码托管在 Github 上，可以通过 git 下载：

git clone https://github.com/RT-Thread/rt-thread.git

其实 RT-Thread mainline 已经支持了 GD32VF103 ，不过对应的开发板是 GigaDevice 官方的 gd32vf103-eval。

这块开发板和我手上的开发板有个很重要的区别——这块开发板上面有贴一颗外部高速晶振，而我手上的板子没有贴，芯片是依靠内部的 8M RC 振荡时钟工作的，内部振荡时钟的精度要低一些，但是对于不使用以太网的场合，基本是够用的。

所以在系统时钟配置部分需要做如下修改：

即把 __SYSTEM_CLOCK_108M_PLL_IRC8M 这个宏打开, __SYSTEM_CLOCK_108M_PLL_HXTAL 这个宏屏蔽。

我们板子上有带三个 LED、所以流水灯这种经典项目必须加上：

在 bsp/gd32vf103v-eval/applications/main.c 文件的 main 函数中加入如下内容：

rt_kprintf('Hello GD32VF103VBT6! build %s %s ', __DATE__, __TIME__); // gpio clk rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOE); // gpio init gpio_init(GPIOE, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_2MHZ, GPIO_PIN_3); gpio_init(GPIOE, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_2MHZ, GPIO_PIN_4); gpio_init(GPIOE, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_2MHZ, GPIO_PIN_5); while (1) { gpio_bit_reset(GPIOE, GPIO_PIN_3);rt_thread_mdelay(300); gpio_bit_reset(GPIOE, GPIO_PIN_4);rt_thread_mdelay(300); gpio_bit_reset(GPIOE, GPIO_PIN_5);rt_thread_mdelay(300); gpio_bit_set(GPIOE, GPIO_PIN_3);rt_thread_mdelay(30); gpio_bit_set(GPIOE, GPIO_PIN_4);rt_thread_mdelay(30); gpio_bit_set(GPIOE, GPIO_PIN_5);rt_thread_mdelay(30); }

修改后的代码我推送到了Gitee 上，如果有同学感兴趣，可以直接 clone 下来 have a try：

git clone https://gitee.com/andyshrk/rt-thread.git

编译

打开 ENV 工具，进入 RT-Thread 源码的 /bsp/gd32vf103v-eva/ 目录下运行 scons 命令进行编译：