《兆易創(chuàng)新GD32VW553H-EVAL開發(fā)實(shí)踐指南》電子書正式上線！ 本書是RT-Thread工程師團(tuán)隊(duì)與兆易創(chuàng)新聯(lián)合推出的評(píng)測(cè)活動(dòng)產(chǎn)出，系統(tǒng)梳理了從UART、WDG、I2C、TIMER、PWM、SPI等基礎(chǔ)外設(shè)，到Wi-Fi無線通信的完整驅(qū)動(dòng)開發(fā)實(shí)踐，手把手帶你完成從硬件調(diào)試到無線應(yīng)用部署的完整流程。

本文是《GD32VW553上的UART實(shí)踐》。

目錄

開發(fā)環(huán)境搭建

VSCode軟件調(diào)試環(huán)境搭建

芯片資源 - Uart

UART功能調(diào)試

Git鏈接

開發(fā)者貢獻(xiàn)名單

1 開發(fā)環(huán)境搭建

1.1 軟件下載鏈接

RT-Thread 環(huán)境：https://github.com/RT-Thread/rt-thread/tree/master/bsp/gd32/risc-v/gd32vw553h-eval

方案一：可以使用git工具直接拉取RT-Thread整包：git clone https://github.com/RT-Thread/rt-thread.git

方案二：可以直接從git界面下載zip整包，本地解壓；

RT-Thread ENV工具：https://www.rt-thread.org/download.html#download-rt-thread-env-tool

編譯器工具鏈：https://www.gigadevice.com.cn/product/mcu/mcus-product-selector/gd32vw553hmq6

固件燒錄工具GD32AllInOneProgrammer：https://www.gd32mcu.com/cn/download?kw=GD32+All-In-One+Programmer&lan=cn

1.2 環(huán)境配置

1.2.1 RT-Thread ENV工具配置

將1.1->第3小節(jié)：鏈接中下載的文件拷貝至工作文件夾(此處為筆者習(xí)慣，僅供參考，可跳過)；

打開路徑中的exe文件運(yùn)行RT-Thread ENV工具，此時(shí)該文件會(huì)自動(dòng)配置Windows下的環(huán)境變量；

此處需要注意輸出文件中包含的環(huán)境變量的設(shè)置，當(dāng)我們解壓并使用后，再次移動(dòng)軟件位置時(shí)，記得將環(huán)境變量同步更改，否則可能會(huì)報(bào)錯(cuò)，無法找到pkgs指令；若是不會(huì)修改環(huán)境變量，最簡(jiǎn)單的解決方案就是刪除當(dāng)前的ENV整包，然后在需要安裝的位置重新解壓，并運(yùn)行即可；

當(dāng)軟件環(huán)境配置完成后，分別運(yùn)行pkgs —upgrade、pkgs —update,此時(shí)觀察倉(cāng)庫可以發(fā)現(xiàn)倉(cāng)庫中增加了packages文件夾，里面包含了gd32的lib庫；

1.2.2 GD32編譯鏈環(huán)境搭建

對(duì)于任意一款芯片的編譯肯定都需要適配交叉編譯工具鏈，一般這部分廠商都有提供，本次需要將交叉編譯工具集成到RT-Thread的環(huán)境中；

由于在第一章1.1已經(jīng)下載好了編譯器工具鏈，首先需要選擇一個(gè)自己想要放置編譯鏈的地方解壓工具鏈；

然后在RT ENV環(huán)境下運(yùn)行下面命令，注意：PTAH=后面跟著的路徑需要改為自己的路徑，下方指令不可直接復(fù)制粘貼使用！下方指令不可直接復(fù)制粘貼使用！下方指令不可直接復(fù)制粘貼使用！

setRTT_EXEC_PATH=E:\GD32\GD32VW5\GD32EmbeddedBuilder_v1.5.4_Rel\Tools\RISC-V Embedded GCC\8.2.0-2.2-20190521-0004\bin

運(yùn)行完成后，在gd32vw553h-eval的目錄下直接執(zhí)行scons -j128編譯即可；

記得一定要在\rt-thread-master\bsp\gd32\risc-v\gd32vw553h-eval，這個(gè)目錄下執(zhí)行，其中j后面跟著的數(shù)字是指使用幾個(gè)核進(jìn)行編譯，可根據(jù)自己的電腦實(shí)際性能調(diào)整；

編譯完成后既可以看到文件夾中多了rtthread.bin文件，該文件就是后面需要下載到板卡的二進(jìn)制文件；

1.3 固件燒錄(直接按照git中完成)

固件燒錄需要使用上述的第一章1.1中下載的GD32AllInOneProgrammer軟件，燒錄說明位于燒錄軟件下的Doc文件夾，或在線搜索使用方法，下述是燒錄的示例：

需要注意的是使用上述軟件燒錄時(shí)需要將boot1置為高電平，燒錄結(jié)束后重新設(shè)置為低電平，手動(dòng)調(diào)整板載的boot跳線帽。

運(yùn)行結(jié)果：燒錄完畢后，使用串口連接自己的串口終端軟件，即可通過串口與開發(fā)板交互；

1.4. 測(cè)評(píng)結(jié)論

GD32這款板子在環(huán)境搭建上相對(duì)還是比較簡(jiǎn)單的，基本可以無腦跟著Git中的指引一步步完成開發(fā)環(huán)境的搭建，無需開發(fā)者到處尋找資料；同時(shí)搭建開發(fā)環(huán)境所需的軟件包也比較集中，且容易獲?。?/p>

2 VSCode軟件調(diào)試環(huán)境搭建

2.1 調(diào)試環(huán)境搭建

配置VSCode調(diào)試環(huán)境，首先在第一章中已經(jīng)下載好了《GD32EmbeddedBuilder》，調(diào)試環(huán)境配置時(shí)需要用到該文件夾中的Tools；

其次在BSP根目錄下執(zhí)行下述命令，生成VSCode工程所需文件。

scons —target=vs

在VSCode安裝擴(kuò)展插件Cortex-Debug，版本v1.4.4。

完成上述工作后，點(diǎn)擊運(yùn)行和調(diào)試選項(xiàng)，創(chuàng)建一個(gè)launch.json配置文件，配置文件示例如下：

{"version":"0.2.0","configurations":[ { "name":"Cortex Debug", "cwd":"${workspaceFolder}", "executable":"${workspaceFolder}/rtthread.elf", "request":"launch", "type":"cortex-debug", "servertype":"openocd", "serverpath":"E:/GD32/GD32VW5/Tools/GD32EmbeddedBuilder_v1.5.2.30854/Tools/OpenOCD/xpack-openocd-0.11.0-3/bin/openocd", "configFiles": [ "${workspaceFolder}/openocd_gdlink.cfg" ], "runToEntryPoint":"main", "showDevDebugOutput":"raw", "toolchainPrefix":"E:/GD32/GD32VW5/Tools/GD32EmbeddedBuilder_v1.5.2.30854/Tools/RISC-V Embedded GCC/8.2.0-2.2-20190521-0004/bin/riscv-none-embed" }]}

這里需要注意如果你的${workspaceFolder}工作空間不是當(dāng)前的路徑，可以自行將${workspaceFolder}相關(guān)的路徑改為自己launch.json的絕對(duì)路徑/相對(duì)路徑使用；

上述文件中的部分字段需要根據(jù)用戶環(huán)境進(jìn)行修改，格式需與示例一致：

“serverpath”：該字段需要改為用戶的openocd所在路徑，openocd工具位于GD32EmbeddedBuilder工具包中。

“toolchainPrefix”：該字段需修改為用戶的工具鏈所在路徑，工具鏈位于GD32EmbeddedBuilder工具包中。

完成上述配置后即可點(diǎn)擊調(diào)試選項(xiàng)進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試時(shí)boot管腳均置為低電平即可，調(diào)試時(shí)同樣會(huì)進(jìn)行固件下載。

2.2 調(diào)試環(huán)境測(cè)試

在工程界面點(diǎn)擊Cortex Debug，即可進(jìn)入調(diào)節(jié)界面；

在調(diào)試界面可以查看變量值、暫停后可以查看當(dāng)前任務(wù)的調(diào)用棧情況，同時(shí)也支持在vscode界面進(jìn)行斷點(diǎn)操作、單步調(diào)試、Reset等；

2.3 測(cè)評(píng)結(jié)論

整體來說調(diào)試環(huán)境搭建非常簡(jiǎn)單，但是調(diào)試界面相對(duì)于keil、esp-idf、勞德巴赫等其他環(huán)境較為簡(jiǎn)陋，不過功能完全足夠開發(fā)者使用；

3 芯片資源 - Uart

芯片采用RISC-V架構(gòu)處理器，適用于低能耗、小面積的嵌入式應(yīng)用，具有簡(jiǎn)單的動(dòng)態(tài)分支預(yù)測(cè)、指令預(yù)取緩沖區(qū)和I-cache等多種高效微架構(gòu)特點(diǎn)。

3.1 Uart分布

根據(jù)芯片架構(gòu)示意圖可以看到，芯片共有三路串口，其中UART2掛載在APB2總線上，USART0和UART1掛載在APB1上；這里需要注意我們?cè)谑褂貌煌琔art時(shí)，需要初始化對(duì)應(yīng)的總線時(shí)鐘；

3.2 存儲(chǔ)

RISC-V處理器采用哈弗架構(gòu)，可以使用單獨(dú)的總線來提取指令和加載/存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。程序存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，寄存器和I/O端口組織在同一線性4GB(32位芯片)地址空間內(nèi)。具體的存儲(chǔ)器映射表可以查看《GD32VW55x_用戶手冊(cè)_Rev1.4.pdf》第1.3節(jié)；

Uart地址空間

USART0：0x4000 4800 - 0x4000 4BFF

UART1：0x4000 4400 - 0x4000 47FF

UART2：0x4001 1000 - 0x4001 13FF

Ram段

代碼段

其中我們主要關(guān)注和使用較多的就是主存儲(chǔ)0x0800 0000 - 0x083F FFFF和0x0BF4 0000 - 0x0BF7 FFFF ROM區(qū)間；

根據(jù)芯片的引導(dǎo)配置章節(jié)可以看出，該芯片將Bootload、secure boot分別放在了ROM段0x0BF40000、0x0BF46000作為起始地址，本地代碼一般放在了起始地址0x08000000的主存儲(chǔ)區(qū)；

3.3 USART 模塊內(nèi)部框圖

從模塊內(nèi)部框圖可以看出，Uart的讀寫操作主要都是在讀/寫緩沖區(qū)完成，用戶可以通過CPU在串口傳輸完成后直接讀取讀緩沖區(qū)的內(nèi)容，或像寫緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)，配置控制/狀態(tài)寄存器及中斷完成Uart的讀寫操作；

從圖中同樣可以看到該芯片Uart支持DMA直接將緩沖區(qū)數(shù)據(jù)搬入/出；

讀寫緩沖區(qū)分別對(duì)應(yīng)Uart的數(shù)據(jù)接受/發(fā)送寄存器，同時(shí)FIFO的控制/狀態(tài)獲取，主要依賴于FIFO控制和狀態(tài)寄存器；

同時(shí)芯片支持硬件流控功能，可通過nCTS和nRTS引腳來實(shí)現(xiàn)。通過將USART_CTL2寄存器中RTSEN位置1來使能RTS流控，將USART_CTL2寄存器中CTSEN位置1來使能CTS流控。

GD32vw553 引腳映射關(guān)系

測(cè)試階段暫時(shí)將PA2/3作為UART1的收發(fā)引腳，PA6/7作為UART2的收發(fā)引腳；

4 UART功能調(diào)試

4.1 測(cè)試環(huán)境

Demo中僅使能了UART0一路串口，首先需要測(cè)試3路串口是否均可使用，可以在RTT的menuconfig中將UART1/2使能；

使能后會(huì)出現(xiàn)宏定義相關(guān)的報(bào)錯(cuò)，此時(shí)需要修改drv_usart.c文件，由于GD32vw55x的另外兩路都是UART，drv中寫死的USART宏并不適用，臨時(shí)改為UART1/UART2，重新編譯可成功編譯；

單步調(diào)試查看調(diào)用棧，可以發(fā)現(xiàn)在程序啟動(dòng)后會(huì)首先調(diào)用board.c中的rt_hw_board_init，另外在rt_hw_board_init中已經(jīng)初始化了board.c UART數(shù)組中的所有串口，我們可以在后續(xù)直接測(cè)試UART1/2的功能；

RTT中main其實(shí)只是一個(gè)Task，并不像裸機(jī)開發(fā)那樣時(shí)start.s跳轉(zhuǎn)出的首個(gè)函數(shù)；

我們可以在main task中調(diào)用uart API發(fā)送/接收數(shù)據(jù)；

4.3 Tx/Rx 功能測(cè)試結(jié)果

由下圖可以看到UART1/2均可正常使用，且中斷可被正常觸發(fā)；

依然是上述代碼，將Uart2的Tx接入U(xiǎn)art1的Rx，可以看到打印如下：

同理可測(cè)Uart2的接收功能；

5 Git鏈接

https://gitee.com/zhang-haitao-1/gd32vw553h-test

6 開發(fā)者貢獻(xiàn)名單

《兆易創(chuàng)新GD32VW553H-EVAL開發(fā)實(shí)踐指南》包含的內(nèi)容以及對(duì)應(yīng)的貢獻(xiàn)者如下，感謝各位小伙伴的支持與貢獻(xiàn)！