GD32F103替换STM32F103需要注意的地方

时间：2024-01-29来源：趣味硬件

查了下GD的手册和一些论坛中使用过的大佬发布的帖子，GD32F103替换STM32F103需要注意的地方总结如下：

一、相同点

1) 、外围引脚定义：相同型号的管脚定义相同

2) 、Cortex M3 内核： STM32F103 内核 R1P1 版本, STM32F205 内核 R2P1， GD32 内核 R2P1 版本，此内核已经修复了 R1P1 的一些 bug

3)、芯片内部寄存器，外部 IP 寄存器地址 : 逻辑地址相同，主要是根据 STM32 的寄存器和物理地址,做得正向研发.

4) 、函数库文件：函数库相同，优化需要更改头文件

5) 、编译工具：完全相同例如：keil MDK、IAR

6)、型号命名方式：完全相同

二、外围硬件区别

1) 、电压范围（ADC）： GD32F： 2.6-3.6V STM32F： 2.0-3.6V（外部电压） GD32F： 1.2V（内核电压）STM32F： 1.8V（内核电压）

2)、 BOOT 0 管脚： Flash 程序运行时，BOOT0 在 STM32 上可悬空，GD32 必须外部下拉（从 Flash 运行，BOOT0 必须下拉地）

3)、 ESD 参数： STM32 人体模式 2KV,空气模式 500V GD32 人体模式 4KV(内测 5KV),空气模式 10KV(内测 15KV)

三. 内部结构差别

1) 、启动时间： GD32 启动时间相同，由于 GD 运行稍快，需要延长上电时间配置(2ms)

2) 、主频时钟： GD32F10 系列主频 108MHZ STM32F10 系列主频 72MHZ

3)、 Flash 擦除时间： GD32 是 60ms/page，STM 30ms/page

4) 、FLASH 容量： GD32 最大容量 3M Byte

5)、 SRAM 空间： GD32F103 系列、GD32F105107 大容量系列 SRAM 96K

6)、 VB 外扩总线 FSMC：GD32 100PIN 配置总线输出，STM32 144PIN 并且 256k 以上才配置总线输出

四. 功耗区别(以 128k 以下容量的作为参考)

1) 、睡眠模式 Sleep： GD32F： 12.4mA STM32F10X： 7.5mA

2) 、深度睡眠模式 Deep Sleep： GD32F： 1.4mA STM32F10X： 24uA

3)、待机模式 Stand By: GD32F: 10.5uA STM32F10X: 3.4uA

4) 、运行功耗： GD32F: 32.4mA/72M STM32F10X: 52mA/72M

五、硬件替换要注意的地方

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，再进行外设配置，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，不使用USB和网络等复杂协议的代码，就可以使用ST的代码操作了。

PS: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 */
  }
}

还是希望国产芯片能越做越好，早日实现国产化，这样就不怕人家卡脖子了！

关键词： GD32F103 STM32F103 单片机

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