兆易创新 UINIO-MCU-GD32F350 固件库开发指南

早在新冠疫情爆发前的 2019 年,就曾经撰写过一篇关于 ARM 标准库的技术长文 《意法半导体 STM32F103 标准库典型实例》 ,文章非常详尽的介绍了各种常见片上外设资源的应用。时至 4 年以后的今天,国产微控制器在工程实践领域已经得到了广泛运用,因而基于兆易创新 推出的国产 ARM 微控制器,设计和制作了 UINIO-MCU-GD32F350RBT6 这款开源核心板,同时撰写了本篇文章作为配套的资料教程,希冀为国产芯片的商业化普及尽自己一份绵薄之力。

UINIO-MCU-GD32F350RBT6 是一款采用 LQFP64 封装的 GD32F350RBT6 微控制器核心板,基于 ARM Cortex-M4 内核架构,主频高达 108MHz,拥有 128K 容量 Flash,以及 16K 的 SRAM。而 UINIO-MCU-GD32F103C 采用 LQFP48 封装的 GD32F103Cxxx 系列微控制器(包括 GD32F103CBT6GD32F103C8T6GD32F103C6T6GD32F103C4T6),基于 ARM Cortex-M3 内核架构,主频达到 108MHz,拥有 16K ~ 128K 容量 Flash,以及 6K ~ 20K 的 SRAM。

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基于树莓派 UINIO-MCU-RP2040 核心板制作逻辑分析仪

树莓派 RP2040 是一款采用 ARM Cortex-M0+ 双核心的微控制器,运行频率高达 133MHz,片上内置有 264KB 容量的 SRAM 内存,并且能够外接高达 16MB 容量的片外 Flash 闪存(通过 QSPI 总线连接),内部还集成有 DMA 控制器,以及 30 个 GPIO 引脚(其中 4 个可用作模拟输入)。除此之外,片上还拥有 2 个 UART 控制器、2 个 SPI 控制器、2 个 I²C 控制器、16 个 PWM 通道,以及 2 个可编程 PIO(Programmable I/O)块,并且支持 USB 1.1 主机和设备模式。

UINIO-MCU-RP2040 是一款基于 RP2040 的开发板,板载 Flash 采用更为小巧的 WSON8 封装,添加 SOD123 封装的肖特基势垒二极管防止正负级反接,同时增加用于全局异步复位的 RESET 按钮,并且引出了官方 Pico 开发板所没有的 GPIO23GPIO24 两个引脚资源。除此之外,由于模数转换引脚内部集成有连接至 IOVDD 的反向二极管,所以采用 FET 场效应管 DMG1012T 防止 RP2040 未上电时,这些引脚上施加的电压通过 ADC3 引脚泄露至 3.3V 电源网络。

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运用 U8G2 与 TFT_eSPI 玩转 UINIO-Monitor 显示屏

UINIO-Monitor 同时拼接有 128×64 分辨率 SSD1315 驱动的 0.96 英寸 OLED 显示屏,160×80 分辨率 ST7735 驱动的 0.96 英寸 LCD 显示屏,240×240 分辨率 ST7789 驱动的 1.3 英寸 LCD 显示屏。以及采用相同驱动芯片,但是分辨率分别为 240×320240×280 的 2.4 英寸以及 1.69 英寸 LCD 显示屏。所有屏幕全部板载有 0.5mm 间距的 FPC 柔性排线连接器,同时还引出 2.54mm 间距的直插排针,便于通过杜邦线快速搭建实验电路。

之前由我设计制作并且开源出来的 UINIO-MCU-ESP32C3UINIO-MCU-ESP32S3 两款核心板,分别基于乐鑫科技的 ESP32-C3 (RISC-V) 与 ESP32-S3 (Xtensa) 微控制器(更多玩法可以参考之前撰写的 《基于 UINIO-MCU-ESP32 的 Arduino 进阶教程》 一文)。而本篇文章就会采用这两款核心板,以及乐鑫官方的 Arduino-ESP32 板级支持包,结合 U8G2TFT_eSPI 两款开源显示库,帮助大家快速上手 UINIO-Monitor 系列里的 5 款显示屏。

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基于 UINIO-MCU-ESP32 的 Arduino 进阶教程

Arduino-ESP32 是由乐鑫科技GitHub 开源社区推出的一款基于 Arduino IDE板级支持包BSP,Board Support Package),除了兼容大部分通用的 Arduino API 之外,还能够支持 ESP32 系列芯片一些独有的特性化 API。由于几年以前已经撰写过一篇基于标准 Arduino API 的《玩转 Arduino Uno、Mega、ESP 开源硬件》,所以本篇文章不再赘述相关内容,而是结合 U8G2AsyncTimerRBD_BUTTONLiquidCrystal_I2CESP32SPISlaveServoSdFat 等常用第三方库,通过分析注释典型的示例代码,分门别类的介绍了各种片上资源外设的实例化运用。

ESP32-C3ESP32-S3 是当前市场上比较流行的两款物联网主控芯片方案,它们分别基于开源的 RISC-V 内核,以及商业化的 Xtensa 内核,并且同时支持 WiFi 与 Bluetooth 无线连接。由于日常工作当中经常使用到这两款微控制器,所以特意设计了 UINIO-MCU-ESP32C3UINIO-MCU-ESP32S3 两款核心板,关于它们硬件电路设计方面的相关内容,可以进一步参考本篇文章的姊妹篇《UINIO-MCU-ESP32 核心板电路设计》。由于本文属于 Arduino 进阶性质的教程,阅读时需要具备一定的嵌入式开发经验,萌新可以阅读笔者更早之前撰写的《玩转 Arduino Uno、Mega、ESP 开源硬件》

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快速上手 UINIO-Logic-24MHz 逻辑分析仪

UINIO-Logic-24MHz 是一款同时兼容赛普拉斯(已经被英飞凌收购)CY7C68013A芯佰微电子 CBM9002A 两款 USB 控制器的开源逻辑分析仪,可以同时采集 8 个通道的数字信号,单个通道的最大采样频率为 24Mhz,可以支持高达 5.5V 的逻辑电平(大于 2V 视为高电平,低于 0.8V 视为低电平)。即可以采用 Sigrok Pulse View(可以实时下载固件),也可以采用 Saleae Logic(需提前烧录固件)作为逻辑分析仪的上位机程序。

逻辑分析仪(Logic Analyzer)作为一种非常重要的数字信号分析仪器,虽然市场上已经存在有 DSLogic 或者 Saleae 等功能强大的商业化产品,但是在日常的微控制器与数字信号总线开发过程当中,如果不是用于调试 PCIEUSB3.0 等高速信号,一台小巧可靠的 24MHz 采样率逻辑分析仪,就已经足以应付大多数的开发场景。因而笔者在自己的 GitHub 当中,开源了这款逻辑分析仪的全部 KiCad 原理图以及 PCB 版图,希望能够对于广大电子工程师的工作有所帮助。

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UINIO-MCU-ESP32 系列核心板电路设计

UINIO-MCU-ESP32C3UINIO-MCU-ESP32S3 两款开源核心板,分别采用了上海乐鑫科技 推出的 ESP32-C3 以及 ESP32-S3 微控制器,两者均支持 2.4GHz Wi-FiBluetooth 5.0 无线网络连接。本文旨在介绍两块核心板各个功能单元的硬件电路设计原理,其中 ESP32-C3 微控制器基于开源的 RISC-V 内核架构,拥有 22 个 GPIO 接口,主频高达 160MHz,板载 384KB 容量的 ROM,以及 400KB 容量的 SRAM 和 8KB 容量的 RTC SRAM,支持的数字外设接口有 3 × SPI2 × UART1 × I²C1 × I²S,而模拟外设接口则采用了 6 通道的 2 × 12 位 SAR 模/数转换器。

稍晚一些推出的 ESP32-S3 微控制器则是基于 Cadence 公司的 Xtensa Dual-Core 32-bit LX7 架构,拥有 45 个 GPIO 接口,主频高达 240MHz,板载有 384KB 容量的 ROM,以及 512KB 容量的 SRAM 和 16KB 容量的 RTC SRAM,支持的数字外设接口4 × SPI3 × UART2 × I²C2 × I²S。而模拟外设接口采用了 20 通道的 2 × 12 位 SAR 模/数转换器。核心板的 KiCad 原理图以及 PCB 源文件,可以在我的 GitHub 仓库当中进行获取。

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ARM 调试工具 UINIO-DAPLink 应用详解

ARM Mbed OS 是一款开源免费的物联网操作系统,包含有基于 ARM Cortex-M 系列微控制器开发智能连接产品所需的全部基础架构。其社区推出的 DAP-Link 同样是一个开源项目,它支持编程和调试运行在 ARM Cortex 微控制器上面的代码,主要运行于拥有 SWD 或者 JTAG 接口的微控制器当中,并且通过 USB 接口在计算机与 ARM Cortex 微控制器之间创建一个用于调试仿真的通道与桥梁,为开发人员提供了下载调试串口通信拖拽烧录等一系列实用功能。

DAPLink 主要由 Mbed 硬件开发工具包 以及 DAPLink 固件 两个开源项目构成,而 UINIO-DAPLink 则是由我自己设计的一款完全开源的 DAPLink 实现,相比于官方原版的硬件电路设计,在引出有 SWD 调试接口(由 ARM 公司制订)的同时,还引出了 JTAG 接口(属于 IEEE1149 国际标准)以及5V3.3V 电源,并且附带有 SWDJTAG 转接板的 PCB 设计,而固件部分则是基于 ARM 官方的最新的原版固件移植而来,全部的原理图与固件程序都已经开源在 GitHub

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