【假一罚四】GD32F4开发基础主编钟世达, 郭文波

第1章GD32开发平台和工具

本书主要介绍GD32F4xx系列微控制器系统设计的相关知识，硬件平台为GD32F4蓝莓派开发板。大家可通过学习本书各个实验的原理，参照本书提供的配套实验例程完成实验。首先，本章将对GD32F4蓝莓派开发板及GD32F4xx系列微控制器进行介绍，并解释为什么

选择GD32F4蓝莓派开发板作为本书的实验载体。另外，还会介绍GD32微控制器开发工具的安装和配置。最后，对GD32F4蓝莓派开发板上可以开展的实验及本书配套的资料包进行介绍。

1.1为什么选择GD32

兆易创新GD32MCU是中国高性能通用微控制器领域的领跑者，其于2013年在中国首先推出的ARM Cortex-M3内核MCU,后又陆续推出Cortex-M4及Cortex-M23内核MCU，现已发展成为中国32位通用MCU市场的主流之选。其所有型号在软件和硬件引脚封装方面都保持相互兼容，适用于各种高中低端嵌入式的控制需求和升级。

经过多年发展，GD32已经成为中国最大的ARMMCU家族，提供了25个产品系列共400多个型号。各系列都具有了很高的设计灵活性，并可以软硬件相互兼容，使得用户可以根据项目开发需求在不同型号间自由切换。

GD32产品家族以Cortex-M3和Cortex-M4主流型内核为基础，由GD32F1、GD32F3和GD32F4系列产品构建，并不断向高性能和低成本两个方向延伸。GD32F470xx系列通用MCU基于120MHzCortex-M4内核并支持快速DSP功能，持续以更高性能、更低功耗、更方便易用的灵活性为工控消费及物联网等市场主流应用注入动力。

GD32联合全球合作厂商，推出了多种集成开发环境IDE、开发套件EVB、图形化界面GUI、安全组件、嵌入式AI、操作系统和云连接方案，并打造全新技术网站GD32MCU.com，提供多个系列的视频教程和短片，使用者可任意点播在线学习，产品手册和软硬件资料也可随时下载。另外，GD32还推出了多周期全覆盖的MCU开发人才培养计划，从青少年科普到高等教育全面展开，为新一代工程师提供学习与成长的“沃土”。

1.2GD32F4系列芯片

在微控制器的选型过程中，以往工程师常常会陷入这样的困局：一方面是8位/16位微控制器有限的指令和性能，另一方面是32位处理器的高成本和高功耗。能否有效地解决这些问题，让工程师不必在性能、成本、功耗等因素中做出取舍和折中？

GD32F470xx系列高性能微控制器以240 MHz的工作主频在业界首次将ARM Cortex-M4内核的处理能力发挥到极致，其持续以业界领先的强大处理效能与低功耗、高集成度、高可靠性和易用性的最佳组合，为工业控制与物联网等高性能计算需求提供高性价比解决方案。

GD32F470xx系列微控制器采用了业界领先的半导体工艺制程，整合了强大的运算效能和出色的功耗效率，并集成了更多的片上资源和接口外设。另外，此控制器还具备了优异的静电防护（ESD）和电磁兼容（EMC)能力，符合工业级高可靠性和温度标准。

1.领先的高性能和功耗效率

GD32F470xx系列微控制器具备了超高的计算性能，处理器最高主频可达240MHz，并提供了完整的DSP指令集、并行计算能力和专用浮点运算单元（FPU），集成了32位控制与领先的数字信号处理技术，以满足高级计算需求。其可在闪存中直接执行代码高速零等待，最高主频可达250 MHz，CoreMark测试取得了673分的优异表现。同主频下的代码执行效率相比市场同类Cortex-M4产品提高了10%~20%，并已全面超越Cortex-M3产品，性能提升超过40%。

GD32F470xx系列微控制器配备了512～3072 KB的片上Flash及256～768KB的SRAM，双区块(dual-bank)闪存允许同步读/写操作，从而方便了安全程序升级，在更新软件的同时不影响应用性能。业界领先的55nm低功耗制造工艺使GD32F470xx系列微控制器延续了GD32系列MCU的高集成度特性，并保证产品价格可控。

GD32F470xx系列微控制器采用2.6～3.6V供电，I/O口可承受5V电平。内置的电源管理单元支持高级电源管理并提供了3种省电模式，在所有外设全速运行模式下的工作电流仅为500uA/MHz，实现了极佳的能效比，还具备了电压调整功能。当频率降低时，CPU电

压也随之降低，从而将动态功耗降至最低水平。在电池供电时的待机电流最低仅为2pA。

2.丰富的集成外设资源

GD32F470xx系列微控制器片上集成了丰富的创新外设资源。其2个支持三相PWM互补输出和霍尔采集接口的16位高级定时器可用于矢量控制，还拥有多达8个16位通用定时器、2个32位通用定时器、2个16位基本定时器和2个8通道DMA控制器。

外设接口资源包括8个USART、6个SPI、3个快速I2C、2个IPS、2个CAN2.0B、1个SDIO接口、1个10/100M以太网控制器（MAC），并首次配备了2个USB2.0OTG接口，包括全速（Full Speed,12 Mbps）和高速（High Speed,480 Mbps）接口,可提供Device、HOST、OTG等多种传输模式。并采用了全新的支持无晶振（Crystal-less)USB设计。GD32F470xx系列微控制器的USB2.0FS全速接口拥有独立的48MHz振荡器，可替代外部晶振生成USB通信所需的精确时钟信号，从而有效降低使用成本，并提高系统集成度。

本书通过14个实验介绍GD32F470IIH6微控制器的GPIO、串口、TIMER、SysTick、RCU、外中断、DAC和ADC的原理与应用。作为拓展，书中另有6个实验分别介绍MCU调试、RTC、FWDGT、WWDGT，以及基于I2C的EEPROM和基于SPI的Flash读/写，可参见本书配套资料。书中程序代码的编写规范均遵循《C语言软件设计规范(LY STD001 2019)》。各实验采用模块化设计，以便应用于实际项目和产品中。本书配套资料含GD32F4蓝莓派开发板原理图、例程、软件、PPT等。