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深度测评 | 中国首个Cortex®-M4系列MCU问世 —— 性能更强大,功能更丰富的GD32450I-EVAL评估板首发体验

时间:2016-12-05  来源:EEboard  浏览次数:802  字体:"大" "小"

俗话说“赶早不如赶巧”,3年前,兆易创新从Flash杀入到MCU领域,或许在业界并没有多少人看好。而3年后的今天,兆易创新的Cortex-M3系列微控制器,已经可以媲美甚至超越同系列的市场同类MCU,用浴火重生来形容也不为过。如今,更是百尺竿头更进一步,兆易创新前不久发布了基于性能更强大的ARM Cortex-M4处理器的微控制器产品线,而笔者也有幸拿到了基于此系列微控制器的全方位评估板——GD32450i-EVAL,不废话,直接进入今天的主题。

GD32450i-EVAL开发板

GD32450i-EVAL和兆易先前的基于ARM Cortex-M3系列微控制器的全方位评估板外形极其相似,哪怕是板载的外设功能也基本雷同,尤其是与笔者接触过的GD32207i-EVAL评估板非常相似,但这不妨碍笔者对GD32450i-EVAL的喜爱,毕竟是整个核心处理器不同了,况且ARM Cortex-M4处理器的MCU也是兆易创新的又一个创新性新品,非常期待它的表现。

包装盒内包括了一块GD32450i-EVAL板卡、一条以太网线、两条miniUSB线,其中两条miniUSB线应该是分别用于板载的USB功能(全速、高速)以及GD-Link调试器功能,而且板卡还可以通过调节跳帽实现这几个USB接口的供电,非常灵活方面,同时,板卡也提供了5V的DC JACK接口供电,有些遗憾的是我们拿到的开发板并却未配备电源适配器,需要用户自己准备。

GD32450i-EVAL板载功能非常丰富,除了基于ARM Cortex-M4处理器的主控制器,还包括一块带电阻触摸屏的4.3英寸LCD模组(480*272)、摄像头模组、音频电路、ADC/DAC、MicroSD卡座、以太网接口、纽扣电池座、4个机械按键、USB HS/FS接口、GD-LINK,UART、CAN接口等扩展接口,功能可以说非常的丰富,又是一款横跨多领域应用的开发板。

为了更方便于看清GD32450i-EVAL评估板上的资源,我们将LCD模组取下。


GD32450i-EVAL板卡背面的仅有几个无源的电阻、电容器件。并已为板卡四周预留了定位孔,用于板卡的支撑,这样可以有效的避免不小心将板卡放在某些介质上工作时而引起电路短路的事故。

GD32450i-EVAL评估板更多功能细节

DC JACK、USB FS/HS、机械按键

扩展接口、纽扣电池座、Boot启动跳帽选择、ADC调节变阻器

UART、摄像头模块、以太网接口

GD LINK、NAND Flash、SDRAM、音频接口

说起来,之前也玩过不少兆易创新的微控制器开发板,GD32450i-EVAL板卡上的功能基本都接触过,改变不是太大,重点来说说板卡的这颗全新MCU。

GD32F450IKH6微控制器

GD32450i-EVAL搭载的微控制器具体型号为GD32F450IKH6,基本属于这个系列配置规格最高的一款产品,如下图所示。

GD32F450IKH6内部集成了3MB 大容量Flash,256KB SRAM,由于信号引脚过多,MCU采用了BGA176的封装,大小为10mm*10mm,从封装上来看,也不算太大,适合需要功能、性能强大但又对空间有要求的嵌入式领域、工业领域等。

GD32F450IKH6硬件框图:

GD32F450IKH6微控制器特性:

§ 基于ARM Cortex-M4处理器,最高200MHz主频,集成3MB Flash、256KB SRAM

§ 集成了8个16位通用定时器、2个32位通用定时器,2个先进的16位定时器,2个基本定时器、一个SysTick、两个看门狗、1个RTC

§ 4个USART、4个UART、3个I2C,6/2个SPI/I2S,1个SDIO,2个CAN2.0B,USB OTG FS/HS、

§ 1个以太网MAC、一个TFT-LCD接口、1个数字摄像头接口,1/1 个 EXMC/SDRAM,3个24位ADC,两个DAC

§ 最大可支持扩展140个GPIO口

GD32F450IKH6资源非常丰富,真是一点也不夸张,这简直是GD32F207IKT6的升级版,并且是将ARM Cortex-M3升级为ARM Cortex-M4。GD32F450系列微控制器同样支持兆易特有的专利技术——内核访问闪存高速零等待技术,这使得处理器访问Flash的速度能达到最快,不需要等待时间,大大增强了代码的执行效率;同时GD32F450系列微控制器都具有3种省电模式:睡眠模式、深度睡眠模式以及待机模式,支持2.6V~3.3V供电,部分IO还可以承受5V电平,防止在不当的操作条件下意外损坏芯片。

GD32F450IKH6微控制器的功耗如下表所示,笔者也比较了与STM32F4同系列下的MCU产品,在开启所有外设满频率下状态时运行GD32F4(200MHz)的功耗与另外一家F4(180MHz)的功耗相比基本只多了3~4mA左右,非常厉害。从整个芯片的应用层面来说,还是比较适合高性能,多功能的应用场所。

我们看到的板载的GD32F450IKH6微控制器在GD32F450系列之中无疑是规格配置最高的一款产品,200MHz的主频刷新了我对Cortex-M4系列微控制器的认识、3MB FLASH、256KB SRAM、LCD接口、数字摄像头接口、以太网MAC接口、USB OTG接口等,功能非常的丰富,另外最大可支持140个GPIO口的扩展,用户可以通过GD32450i-EVAL开发板微控制器旁预留的IO口排针孔高度灵活DIY。另外,GD32F450系列更具备了优异的静电防护(ESD)和电磁兼容(EMC)能力,并符合工业级高可靠性和温度标准。超强的性能、丰富的功能,稳定可靠的安全性,使GD32F450系类微控制器在众多场合都有非常广阔的应用前景,如工业控制、电机变频、图形显示、安防监控、传感器网络、无人机、机器人、物联网等市场。

上电使用

下面我们再来看看开发板的上电使用,由于一开始没在意,想通过板卡上的几个miniUSB接口上电启动,结果发现总是启动不了,什么原因呢?

原来问题还是出在笔者直接插在电脑上的USB接口(最大500mA的电流限制),板卡内置的摄像头应用Demo,加上屏幕,加上摄像头应用,整个板卡的功耗有点大,从实测的结果来看,电流稳定在570mA左右,估计吓坏不少工程师了,于是就发生了上面的这种情况。

之后换了5V/1A的电源适配器,问题解决了。GD32450i-EVAL上电运行出厂默认的程序,从板子消耗的功耗来看,这颗ARM Cortex-M4处理器应该是开足了马力在跑,但是笔者认为功耗还是有点大,可能例程中没有特别对功耗有过优化。

Demo程序的功能是利用OV2640摄像头采集图像信息,然后在TFT-LCD 屏上显示。GD32F450微控制器的DCI(数字摄像头接口)是一个同步并行接口,可以获取数字摄像头中的视频和图像,支持8 位、10 位、12 位和14 位数据流和DMA 操作。

当按下板卡的用户按键即可执行拍照,拍照图像会存储在芯片内部的FLASH 中,等待图像存储结束,按下板卡上的Tamper 按键,即会从芯片FLASH 中读取照片显示在LCD屏上。重新要进行拍照则按下开发板上的Wakeup按键,不过,再一次再次拍照时,后面照片会覆盖之前存储的照片。例程的话只是实现基本功能,拍照的效果就谈了,这需要工程师自己后期优化。

除了板卡出厂自带的例程,兆易创新还提供了各种例程来验证板卡的功能,在随机赠送的光盘中,例程资源非常丰富,有29个,几乎包含了板卡上主要的一些功能,如下图所示。

兆易提供的这些例程可以支持目前主流的第三方IDE工具KEIL以及IAR。不过需要注意的是,在使用第三方IDE工具编译、下载调试的时候,还是需要向官方获取GD32F450系列微控制器的database包以及FLM配置文件以及GD-LINK的驱动。

更新database

在C/C++中添加路径

以KEIL IDE为例,以板卡默认的OV2640例程为例。编译

设置正确的调试器,也就是板子用到的GD-LINK

调试


更多的例程本文不再一一演示,之后GD32450i-EVAL板卡会在开发板试用频道中供网友试用。

小结

主要介绍了兆易科技最新推出的史上最强大、功能最丰富的ARM Cortex-M4微控制器GD32F450系列以及其评估板GD32450i-EVAL,GD32450i-EVAL开发板搭载GD32F450系列中配置规格最高的GD32F450IKH6,主频达恐怖的200MHz,内部更是集成了高达3MB的Flash,256KB SRAM,并配备支持访问外部SDRAM内存的32位总线接口EXMC接口,存储扩展非常的丰富,此系列微控制器还集成了LCD、数字摄像头接口等,无论是性能、功能亦或是价格等综合优势明显,非常适合应用在工业控制、人机界面、安全支付、电机变频、图形显示、安防监控、传感器网络、无人机、机器人、车载设备和物联网等市场领域,稍后爱板网也将在开发板试用频道中推出此板卡试用的活动,有兴趣的工程师不妨多关注下。