Несколько лет назад мы впервые столкнулись с микроконтроллером GigaDevice GD32, совместимым с STMicro STM32F103, но с более высокой тактовой частотой 108 МГц и внутренней флэш-памятью с нулевым временем ожидания. Микроконтроллер стал альтернативой STMicro, поскольку помимо программного обеспечения он также был совместим контактами.
Компания вернулась с новым микроконтроллером, но не на базе Arm. GigaDevice GD32V основан на архитектуре с открытым исходным кодом RISC-V. Новый контроллер GD32VF103CBT6 один из первых универсальных микроконтроллеров RISC-V, который превосходит свой аналог Arm Cortex-M3 по производительности и энергопотреблению.
Компания также анонсировала несколько плат для разработки, но их не так просто приобрести, поскольку они представлены на веб-сайте Tmall в Китае. Хорошая новость заключается в том, что Sipeed представила плату для разработки Longan Nano на базе микроконтроллера GD32VF103CBT6, и она продается на Seeed Studio за 4,9 доллара.
Технические характеристики платы Longan Nano:
- Микроконтроллер Gigadevice GD32VF103CBT6 32-разрядный микроконтроллер RISC-V (rv32imac) с тактовой частотой 108 МГц и флэш-памятью 128 КБ, SRAM 32 КБ
- Хранилище — слот для карты MicroSD
- Дисплей — 0,96″ 160×80 IPS RGB LCD подключен через SPI
- USB — 1х порт USB Type-C для питания и программирования
- Расширение — 2×16 сквозных отверстий (шаг 2,54 мм), обеспечивающих 3x USART, 2x I2C, 3x SPI, 2x I2S, 2x CAN, 1x USBFS (OTG), 2x ADC (10 каналов), 2x DAC
- Таймеры — 4-х 16-разрядных таймера общего назначения, 2х основных 16-разрядных таймера, 1х дополнительный 16-разрядный таймер
- Кристаллы — пассивный высокоскоростной кристалл 8 МГц + низкоскоростной RTC кристалл 32,768 кГц
- Отладка — 2x 4-контактный интерфейс отладки JTAG
- Разное — Watchdog; RTC; SysTick; Кнопки загрузки и сброса
- Питание — 5В через порт USB-C. Спецификации не упоминают об этом, но батарея LiPo может поддерживаться через контакты VB / GND. Это было бы хорошо, так как GD32V потребляет только 1/3 от Arm Cortex-M3.
- Размеры — 46,1 х 20 мм
Longan Nano, который компания Sipeed также называет «Red Bill» аналогично плате STM32 Bluepill, может работать с операционными системами RT-Thread и LiteOS, а разработка программного обеспечения может выполняться с помощью таких инструментов, как PlatformIO IDE, Arduino IDE (скоро), GCC и OpenOCD.
Существует три способа загрузки встроенного ПО на плату: загрузка через USB DFU, загрузка UART ISP, загрузка JTAG. Для п<ервого способа потребуется только кабель USB-C, для других — отладочная плата USB-UART и отладчик с поддержкой JTAG (например, J-Link) соответственно.
Вы можете найти платформу разработки GD32V для PlatformIO на Github, загрузить документацию по программному и аппаратному обеспечению и инструменты из папки HTTP, а также получить поддержку в Telegram-канале. Есть также веб-сайт с документацией, но на момент написания этого обзора он почти пустой.
Помимо ЖК-дисплея, Longan Nano поставляется с акриловым чехлом.
Компиляция и запуск проекта
Для начала идем на AliExpress и выбираем подходящего продавца. Кого-то конкретно не порекомендую, продавцы все время появляются и исчезают, так что можно смело выбирать магазин с наибольшим числом проданных товаров и хорошими отзывами. Там же можно купить и отдельные микросхемы gd32vf103cbt6. В скором времени попробуем применить их в одном из новых устройств, разрабатываемых нами! Далее нам надо настроить программатор и среду разработки. Подробности и ссылки под катом:
Драйвер и программатор
Для начала со страницы gd32mcu качаем драйвер GD32 Dfu Drivers и программатор GD32 All-In-One Programmer.
Установка драйвера:
Запущенный программатор:
Также нам понадобятся Visual Studio Code и PlatformIO
Visual Studio Code
Visual Studio Code (VS Code) – это популярная интегрированная среда разработки (англ. – IDE, Integrated Development Environment) от компании Microsoft.
Этот свободно доступный редактор кода предлагает множество расширенных функций, таких как автозаполнение (или автодополнение) и Intellisense, которые делают программирование намного более приятным и быстрым занятием.
VS Code также имеет множество доступных расширений, которые улучшают его функциональные возможности. Одним из таких расширений является PlatformIO.
PlatformIO
PlatformIO – это кроссплатформенная система, которую можно использовать для разработки программных платформ для Arduino, ESP32, PIC32, AVR и RISC-V.
PlatformIO может использоваться с VS Code для предоставления мощного набора инструментов, которые помогут вам в разработке на RISC-V. Из этого материала вы узнаете как установить расширение VS Code PlatformIO для дальнейшей разработки под платы RISC-V.
загрузить VS Code можно бесплатно с официального сайта. Как только IDE будет загружена, дважды щелкните на exe-файл для установки. Сама установка достаточно стандартная.
После запуска VS Code нажимаем Ctrl + Shift + X, ищем и устанавливаем расширение PlatformIO!
Также надо установить поодержку языка C++, для этого строке поиска введите ms-vscode.cpptools.
После этих действий, можно собирать проекты под плату Sipeed Longan Nano!
К примеру по этому gd32v-lcd адресу, можно склонировать показательный проект по работе с LCD с использованием DMA канала.
В основном файле программы можно выбрать несколько видов тестирования дисплея:
#include "gd32vf103.h"
#include "lcd.h"
#include "led.h"
// ------------------------------------------------------------------------
// Framebuffer and other globals.
// ------------------------------------------------------------------------
uint16_t g_fb[LCD_FRAMEBUFFER_PIXELS]; // LCD Color: RGB565 (MSB rrrrrggggggbbbbb LSB)
uint16_t bgcolxy(int x, int y)
{
x -= LCD_WIDTH >> 1;
y -= LCD_HEIGHT >> 1;
y <<= 1;
int r = x*x + y*y;
return r >> 11;
}
uint16_t bgcol(int p)
{
int y = p / LCD_WIDTH;
int x = p - y * LCD_WIDTH;
return bgcolxy(x, y);
}
#include "amigaball.inl"
#include "starfield.inl"
int main(void)
{
led_init();
lcd_init();
// Clear the framebuffer.
for (int i=0; i < LCD_FRAMEBUFFER_PIXELS; i++)
g_fb[i] = bgcol(i);
#if 0
// Test pattern. Gray except for 1 pixel red border. Useful for detecting
// timing/logic bugs that may cause the lcd internal pixel address register
// getting out of sync with SPI upload.
{
for (int y=0,i=0; y < 80; y++)
for (int x=0; x < 160; x++,i++)
{
if (x==0 || y==0 || x==159 || y==79)
g_fb[i] = 0xc000;
else
g_fb[i] = 0x4208;
}
// Update in an infinite loop.
for (;;)
lcd_write_u16(0, 0, LCD_WIDTH, LCD_HEIGHT, g_fb);
}
#elif 1
// Example with framebuffer upload after each frame completion (Amiga ball).
int px = 0;
int py = 0;
int dx = 1 << 8;
int dy = 1 << 8;
int ph = 0;
for(;;)
{
// Render into framebuffer.
uint16_t* pfb = g_fb;
for (int y=0; y < LCD_HEIGHT; y++)
for (int x=0; x < LCD_WIDTH; x++)
{
int fx = (x << 8) - px;
int fy = (y << 8) - py;
int c = amigaBall(fx, fy, ph);
if (c >= 0)
*pfb++ = c;
else
*pfb++ = bgcolxy(x, y);
}
// Trigger framebuffer upload. We rely on the upload being faster than
// our framebuffer writes in the loop above so that we can render the
// next frame while this one is being uploaded asynchronously in the
// background.
lcd_write_u16(0, 0, LCD_WIDTH, LCD_HEIGHT, g_fb);
// Update ball position.
px += dx; py += dy;
if (dx > 0) ph += (1 << 8); else ph -= (1 << 8); // Rotation.
if (py > (16<<8)) { py = (16<<9) - py; dy = -dy; } // Floor.
if (px > (96<<8)) { px = (96<<9) - px; dx = -dx; } // Right wall.
if (px < (-64 << 8)) { px = (-64 << 9) - px; dx = -dx; } // Left wall.
dy += 1 << 4; // Apply gravity.
}
#else
// Continuous framebuffer upload example (starfield).
// Enable continuous framebuffer update.
lcd_fb_setaddr(g_fb);
lcd_fb_enable();
// Initial stars.
for (int i=0; i < NUM_STARS; i++)
{
g_stars[i].x = rnd_u32();
g_stars[i].y = rnd_u32();
g_stars[i].z = rnd_u32();
g_stars[i].p = -1;
}
// Render star field. Note that we only need to update the framebuffer
// in memory, and the continuous upload in background makes the changes
// visible on display.
for(;;)
{
for (int i=0; i < NUM_STARS; i++)
{
Star* s = &g_stars[i];
if (s->p >= 0)
g_fb[s->p] = bgcol(s->p);
update_star(s, 10);
if (s->p >= 0)
{
int g = (0x7fff - s->z) >> 9;
if (g > 31) g = 31;
int r = g>>1;
g_fb[s->p] += (r << 11) | (g << 5) | r;
}
}
}
#endif
}
Компилируем проект Ctrl + F5 и загружаем получившийся firmware.bin в нашу плату с помощью GD32 All-In-One Programmer.
На диспллее должен появится легендарный Amiga ball!