GD32F103ZET6數(shù)據(jù)手冊(cè)詳解

1. 產(chǎn)品概述

GD32F103ZET6是兆易創(chuàng)新（GigaDevice）推出的一款基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的32位高性能微控制器，專為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該芯片集成了豐富的外設(shè)資源、大容量存儲(chǔ)空間以及靈活的接口配置，適用于工業(yè)控制、消費(fèi)電子、物聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療設(shè)備等多個(gè)領(lǐng)域。其核心優(yōu)勢(shì)在于高性能計(jì)算能力、低功耗設(shè)計(jì)以及豐富的外設(shè)接口，能夠滿足復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

1.1 核心特性

• ARM Cortex-M3內(nèi)核：支持Thumb-2指令集，具備高效的代碼密度和強(qiáng)大的中斷處理能力。

• 主頻：最高可達(dá)108MHz，提供快速的數(shù)據(jù)處理能力。

• 存儲(chǔ)空間：

• Flash：512KB，用于存儲(chǔ)程序代碼。

• SRAM：64KB，提供運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

• GPIO端口：多達(dá)112個(gè)，支持豐富的輸入輸出接口。

• 封裝形式：LQFP-144，具有良好的電氣和機(jī)械性能。

• 工作電壓范圍：2.6V~3.6V，適用于多種電源環(huán)境。

1.2 應(yīng)用領(lǐng)域

• 工業(yè)控制：電機(jī)控制、溫度控制、壓力控制等自動(dòng)化系統(tǒng)。

• 消費(fèi)電子：智能穿戴設(shè)備、智能家居設(shè)備、音頻播放器等。

• 物聯(lián)網(wǎng)：作為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的主控芯片，實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換和通信。

• 醫(yī)療設(shè)備：監(jiān)護(hù)儀、呼吸機(jī)、血壓計(jì)等，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)患者的生理參數(shù)。

2. 硬件資源詳解

GD32F103ZET6的硬件資源豐富，包括存儲(chǔ)器、外設(shè)接口、定時(shí)器、模擬接口等。以下是對(duì)其主要硬件資源的詳細(xì)介紹。

2.1 存儲(chǔ)器

• Flash存儲(chǔ)器：

• 容量：512KB。

• 特性：支持程序代碼存儲(chǔ)，具備擦除和編程功能。

• 訪問(wèn)方式：通過(guò)總線接口進(jìn)行訪問(wèn)，支持快速讀取。

• SRAM存儲(chǔ)器：

• 容量：64KB。

• 特性：用于存儲(chǔ)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)，支持快速讀寫。

• 訪問(wèn)方式：通過(guò)總線接口進(jìn)行訪問(wèn)，支持零等待狀態(tài)。

2.2 外設(shè)接口

GD32F103ZET6集成了多種外設(shè)接口，支持與外部設(shè)備的通信和數(shù)據(jù)交換。

2.2.1 通信接口

• USART（通用同步異步收發(fā)器）：

• 數(shù)量：多達(dá)5個(gè)。

• 特性：支持全雙工通信，波特率可配置。

• 應(yīng)用：與PC、傳感器等設(shè)備進(jìn)行串行通信。

• I2C（內(nèi)部集成電路總線）：

• 數(shù)量：多達(dá)2個(gè)。

• 特性：支持主從模式，速率可達(dá)400kHz。

• 應(yīng)用：與EEPROM、傳感器等設(shè)備進(jìn)行通信。

• SPI（串行外設(shè)接口）：

• 數(shù)量：多達(dá)3個(gè)。

• 特性：支持全雙工通信，速率可達(dá)18MHz。

• 應(yīng)用：與Flash、ADC等設(shè)備進(jìn)行高速通信。

• CAN（控制器局域網(wǎng)）：

• 數(shù)量：1個(gè)。

• 特性：支持CAN 2.0B協(xié)議，速率可達(dá)1Mbps。

• 應(yīng)用：汽車電子、工業(yè)控制等領(lǐng)域。

• USB 2.0 FS（全速）：

• 數(shù)量：1個(gè)。

• 特性：支持設(shè)備模式，速率可達(dá)12Mbps。

• 應(yīng)用：與PC、U盤等設(shè)備進(jìn)行通信。

2.2.2 模擬接口

• ADC（模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器）：

• 數(shù)量：3個(gè)12位ADC。

• 特性：支持多通道輸入，采樣率可達(dá)1Msps。

• 應(yīng)用：傳感器信號(hào)采集、電壓監(jiān)測(cè)等。

• DAC（數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器）：

• 數(shù)量：2個(gè)12位DAC。

• 特性：支持雙通道輸出，更新率可達(dá)1Msps。

• 應(yīng)用：波形生成、音頻輸出等。

2.3 定時(shí)器

GD32F103ZET6提供了多種定時(shí)器，滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的定時(shí)需求。

• 通用定時(shí)器（GPTM）：

• 數(shù)量：6個(gè)16位定時(shí)器。

• 特性：支持向上/向下計(jì)數(shù)、PWM輸出、輸入捕獲等功能。

• 應(yīng)用：電機(jī)控制、定時(shí)中斷等。

• 高級(jí)控制定時(shí)器（Advanced TM）：

• 數(shù)量：2個(gè)16位定時(shí)器。

• 特性：支持互補(bǔ)PWM輸出、死區(qū)插入、緊急制動(dòng)等功能。

• 應(yīng)用：三相電機(jī)控制、逆變器等。

• 基本定時(shí)器（Basic TM）：

• 數(shù)量：2個(gè)16位定時(shí)器。

• 特性：支持向上計(jì)數(shù)、DAC觸發(fā)等功能。

• 應(yīng)用：簡(jiǎn)單定時(shí)任務(wù)、DAC觸發(fā)等。

• SysTick定時(shí)器：

• 數(shù)量：1個(gè)24位定時(shí)器。

• 特性：支持系統(tǒng)滴答中斷，用于操作系統(tǒng)調(diào)度。

• 應(yīng)用：RTOS系統(tǒng)、延時(shí)函數(shù)等。

• 看門狗定時(shí)器（WDG）：

• 數(shù)量：2個(gè)（獨(dú)立看門狗、窗口看門狗）。

• 特性：支持超時(shí)復(fù)位、早期預(yù)警中斷等功能。

• 應(yīng)用：系統(tǒng)可靠性保障、故障恢復(fù)等。

2.4 實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）

• 特性：

• 支持秒、分、時(shí)、日、月、年、星期等時(shí)間計(jì)數(shù)。

• 支持鬧鐘中斷、周期性中斷等功能。

• 支持備份電源供電，確保在主電源掉電時(shí)仍能運(yùn)行。

• 應(yīng)用：

• 日歷時(shí)鐘、定時(shí)任務(wù)、低功耗喚醒等。

2.5 DMA（直接存儲(chǔ)器存?。?/span>

• 特性：

• 支持多通道DMA傳輸，減輕CPU負(fù)擔(dān)。

• 支持存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器、外設(shè)到存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)器到外設(shè)等傳輸模式。

• 支持循環(huán)傳輸、鏈表傳輸?shù)雀呒?jí)功能。

• 應(yīng)用：

• ADC采樣、DAC輸出、UART通信等高速數(shù)據(jù)傳輸場(chǎng)景。

3. 電源管理

GD32F103ZET6支持多種低功耗模式，能夠根據(jù)應(yīng)用需求優(yōu)化功耗表現(xiàn)。

3.1 供電系統(tǒng)

• 工作電壓范圍：2.6V~3.6V。

• 電源監(jiān)控：

• 支持上電復(fù)位（POR）、掉電復(fù)位（PDR）。

• 支持可編程電壓檢測(cè)器（PVD），用于監(jiān)測(cè)電源電壓。

3.2 低功耗模式

• 睡眠模式（Sleep Mode）：

• CPU內(nèi)核停止運(yùn)行，外設(shè)繼續(xù)運(yùn)行。

• 通過(guò)中斷或事件喚醒。

• 停止模式（Stop Mode）：

• CPU內(nèi)核和外設(shè)停止運(yùn)行，SRAM和寄存器內(nèi)容保留。

• 通過(guò)外部中斷、RTC鬧鐘等喚醒。

• 待機(jī)模式（Standby Mode）：

• 整個(gè)芯片進(jìn)入低功耗狀態(tài)，僅RTC和備份寄存器保留。

• 通過(guò)WKUP引腳、RTC鬧鐘等喚醒。

3.3 功耗優(yōu)化

• 時(shí)鐘管理：

• 支持多時(shí)鐘源（HSI、HSE、LSI、LSE、PLL）。

• 支持時(shí)鐘分頻、時(shí)鐘門控等功能，降低功耗。

• 外設(shè)管理：

• 支持外設(shè)時(shí)鐘使能/禁用，減少不必要的功耗。

4. 開發(fā)支持

GD32F103ZET6提供了完整的開發(fā)工具鏈和開發(fā)資源，方便開發(fā)人員進(jìn)行軟件開發(fā)和調(diào)試。

4.1 開發(fā)工具鏈

• 編譯器：支持Keil MDK、IAR Embedded Workbench、GCC等。

• 調(diào)試器：支持J-Link、ST-Link、U-Link等調(diào)試工具。

• 開發(fā)板：兆易創(chuàng)新提供了GD32F103ZET6的開發(fā)板，支持快速原型開發(fā)。

4.2 開發(fā)資源

• 數(shù)據(jù)手冊(cè)：提供了詳細(xì)的芯片規(guī)格、外設(shè)描述、電氣特性等信息。

• 用戶手冊(cè)：提供了芯片編程指南、外設(shè)使用說(shuō)明、示例代碼等信息。

• 應(yīng)用筆記：提供了多種應(yīng)用場(chǎng)景的解決方案和示例代碼。

4.3 操作系統(tǒng)支持

GD32F103ZET6支持多種實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS），包括：

• RT-Thread：輕量級(jí)開源RTOS，支持多任務(wù)、線程管理、消息隊(duì)列等功能。

• FreeRTOS：開源RTOS，支持任務(wù)調(diào)度、中斷管理、內(nèi)存管理等功能。

• UCOS-III：商業(yè)RTOS，支持實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度、優(yōu)先級(jí)繼承、互斥鎖等功能。

5. 電氣特性

GD32F103ZET6的電氣特性包括絕對(duì)最大額定值、推薦工作條件、功耗等。

5.1 絕對(duì)最大額定值

• 供電電壓：-0.3V~4.0V。

• 輸入電壓：-0.3V~VCC+0.3V。

• 工作溫度范圍：-40℃~+85℃（工業(yè)級(jí)）。

• 存儲(chǔ)溫度范圍：-65℃~+150℃。

5.2 推薦工作條件

• 供電電壓：2.6V~3.6V。

• 工作溫度范圍：-40℃~+85℃。

5.3 功耗

• 典型功耗：

• 運(yùn)行模式：36mA（108MHz，3.3V）。

• 睡眠模式：2mA（3.3V）。

• 停止模式：10μA（3.3V）。

• 待機(jī)模式：2μA（3.3V）。

6. 封裝與引腳

GD32F103ZET6采用LQFP-144封裝，引腳數(shù)量為144個(gè)。

6.1 封裝尺寸

• 尺寸：20mm×20mm×1.4mm。

• 引腳間距：0.5mm。

6.2 引腳分配

GD32F103ZET6的引腳分為電源引腳、GPIO引腳、外設(shè)功能引腳等。以下是對(duì)主要引腳的描述：

• 電源引腳：

• VDD：數(shù)字電源，連接至3.3V。

• VSS：數(shù)字地，連接至GND。

• VDDA：模擬電源，連接至3.3V。

• VSSA：模擬地，連接至GND。

• GPIO引腳：

• PA0~PA15：GPIO端口A。

• PB0~PB15：GPIO端口B。

• PC0~PC15：GPIO端口C。

• PD0~PD15：GPIO端口D。

• PE0~PE15：GPIO端口E。

• PF0~PF15：GPIO端口F。

• PG0~PG15：GPIO端口G。

• 外設(shè)功能引腳：

• USART：TX、RX、RTS、CTS等。

• I2C：SCL、SDA等。

• SPI：SCK、MISO、MOSI、NSS等。

• CAN：CAN_TX、CAN_RX等。

• USB：DP、DM等。

7. 示例應(yīng)用

以下是一個(gè)基于GD32F103ZET6的簡(jiǎn)單應(yīng)用示例，展示如何使用其外設(shè)接口實(shí)現(xiàn)功能。

7.1 示例：LED閃爍

硬件連接

• 將LED連接至PA0引腳，通過(guò)限流電阻接地。

代碼實(shí)現(xiàn)

#include "gd32f10x.h"

void gpio_config(void) {
rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA); // 使能GPIOA時(shí)鐘
gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_0); 
// 配置PA0為推挽輸出
}

int main(void) {
gpio_config(); // 初始化GPIO
while(1) {
gpio_bit_set(GPIOA, GPIO_PIN_0); // PA0輸出高電平，LED熄滅
delay_1ms(500); // 延時(shí)500ms
gpio_bit_reset(GPIOA, GPIO_PIN_0); // PA0輸出低電平，LED點(diǎn)亮
delay_1ms(500); // 延時(shí)500ms
}
}

功能說(shuō)明

• 通過(guò)PA0引腳控制LED的亮滅，實(shí)現(xiàn)LED閃爍效果。

7.2 示例：ADC采樣

硬件連接

• 將模擬信號(hào)輸入至PA0引腳（ADC通道0）。

代碼實(shí)現(xiàn)

#include "gd32f10x.h"

void adc_config(void) {
rcu_periph_clock_enable(RCU_ADC0); // 使能ADC0時(shí)鐘
rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA); // 使能GPIOA時(shí)鐘

gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_AIN, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_0); 
// 配置PA0為模擬輸入

adc_struct_para adc_initstruct;
adc_deinit(ADC0); // 復(fù)位ADC0
adc_initstruct.adc_resolution = ADC_12BIT; // 12位分辨率
adc_initstruct.adc_scanmode = DISABLE; // 單通道模式
adc_initstruct.adc_continuemode = DISABLE; // 單次轉(zhuǎn)換模式
adc_initstruct.adc_externaltrigconv = DISABLE; // 軟件觸發(fā)
adc_initstruct.adc_externaltrigconvedge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE; 
// 無(wú)邊沿觸發(fā)
adc_initstruct.adc_datalign = ADC_DATALIGN_RIGHT; // 右對(duì)齊
adc_initstruct.adc_channel_length = ADC_REGULAR_CHANNEL_LENGTH_1; // 1個(gè)轉(zhuǎn)換通道
adc_init(ADC0, &adc_initstruct); // 初始化ADC0

adc_regular_channel_config(ADC0, 0, ADC_CHANNEL_0, ADC_SAMPLETIME_55POINT5); 
// 配置通道0為PA0
adc_enable(ADC0); // 使能ADC0
delay_1ms(1); // 延時(shí)1ms
adc_calibration_enable(ADC0); // ADC校準(zhǔn)
}

uint16_t adc_read(void) {
adc_software_trigger_enable(ADC0, ADC_REGULAR_CHANNEL); 
// 軟件觸發(fā)ADC轉(zhuǎn)換
while(!adc_flag_get(ADC0, ADC_FLAG_EOC)); // 等待轉(zhuǎn)換完成
return adc_regular_data_read(ADC0); // 讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果
}

int main(void) {
adc_config(); // 初始化ADC
while(1) {
uint16_t adc_value = adc_read(); // 讀取ADC值
// 處理ADC值（例如：顯示、傳輸?shù)龋?/span>
}
}

功能說(shuō)明

• 通過(guò)PA0引腳采集模擬信號(hào)，實(shí)現(xiàn)ADC采樣功能。

8. 總結(jié)

GD32F103ZET6是一款功能強(qiáng)大、性能穩(wěn)定的32位微控制器，以其基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的設(shè)計(jì)、豐富的外設(shè)接口和低功耗特性，在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。無(wú)論是工業(yè)控制、消費(fèi)電子、物聯(lián)網(wǎng)還是醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域，GD32F103ZET6都能提供可靠且高效的解決方案。

8.1 優(yōu)勢(shì)總結(jié)

• 高性能計(jì)算：基于ARM Cortex-M3內(nèi)核，主頻高達(dá)108MHz。

• 大容量存儲(chǔ)：512KB Flash和64KB SRAM，滿足復(fù)雜應(yīng)用需求。

• 豐富的外設(shè)接口：支持USART、I2C、SPI、CAN、USB等多種通信接口。

• 低功耗設(shè)計(jì)：支持多種低功耗模式，優(yōu)化功耗表現(xiàn)。

• 開發(fā)支持完善：提供完整的開發(fā)工具鏈和開發(fā)資源，方便開發(fā)人員進(jìn)行軟件開發(fā)和調(diào)試。

8.2 未來(lái)展望

隨著物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.0等技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)嵌入式系統(tǒng)的需求不斷增加。GD32F103ZET6憑借其高性能、低功耗和豐富的外設(shè)接口，將在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用。未來(lái)，兆易創(chuàng)新將繼續(xù)推出更多高性能、低功耗的微控制器產(chǎn)品，滿足市場(chǎng)需求。