关于GD32F450系列高性能200MHz主频Cortex®-M4 MCU的介绍和应用
gigadevice gd32f450系列全新32位通用 mcu基于200mhz cortex-m4内核，持续以业界领先的强大处理效能与低功耗、高集成度、高可靠性和易用性的最佳组合，为工业控制与物联网等高性能计算需求提供高性价比解决方案。
2016年9月12日 — 日前，业界领先的半导体供应商gigadevice (兆易创新)全新推出基于arm cortex-m4内核的gd32f450系列高性能微控制器，并以200mhz的工作主频在业界首次将arm cortex-m4内核的处理能力发挥到极致。
作为gd32 mcu家族cortex-m4内核的首个旗舰产品系列，gd32f450采用了业界领先的半导体工艺制程，整合了强大的运算效能和出色的功耗效率，集成了更多的片上资源和接口外设，从而为工业控制、电机变频、图形显示、安防监控、传感器网络、无人机、机器人、物联网等市场应用带来创新的开发体验。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。
gigadevice mcu事业部总经理邓禹表示：“mcu正迎来重要的发展机遇, gd32f450作为中国第一个cortex-m4内核32位通用微控制器产品系列，以业界领先的高性能扩大了gd32智能创新平台的选择范围，提供了cortex-m4内核的处理能力与低功耗、高集成度、高可靠性和易用性的最佳组合，并延续了gd32微控制器家族的卓越基因，以高性价比带来出众的价值。我们将持续关注多样化的市场应用需求与产业热点，这也是我们进一步丰富和完善产品布局的强大推动力。”
领先的高性能和功耗效率
作为业界最高性能的cortex-m4微控制器，gd32f450具备了超高的计算性能，处理器最高主频可达200mhz，并提供了完整的dsp指令集、并行计算能力和专用浮点运算单元(fpu)，从而将32位控制与领先的数字信号处理技术集成来满足高级计算需求。在闪存中直接执行代码高速零等待，最高主频下的工作性能可达250dmips，coremark测试更取得了673分的优异表现。同主频下的代码执行效率相比市场同类cortex-m4产品提高了10%-20%，并已全面超越cortex-m3产品，性能提升超过40%。
gd32f450配备了512kb到3072kb的片上flash及256kb到512kb的sram，双区块(dual-bank)闪存允许同步读写操作，从而方便了安全程序升级，在更新软件的同时不影响应用性能。业界领先的55nm低功耗制造工艺使gd32f450延续了gd32系列mcu的高集成度特性，并保证产品价格可控。
gd32f450采用2.6v-3.6v供电，i/o口可承受5v电平。内置的电源管理单元支持高级电源管理并提供了三种省电模式，在所有外设全速运行模式下的工作电流仅为500µa/mhz，实现了极佳的能效比。还首次具备了电压调整功能。当频率降低时，cpu电压也可随之降低，从而将动态功耗降至最低水平。在电池供电时的待机电流最低仅为2µa。
丰富的集成外设资源
gd32f450片上集成了丰富的创新外设资源。2个支持三相pwm互补输出和霍尔采集接口的16位高级定时器可用于矢量控制，还拥有多达8个16位通用定时器、2个32位通用定时器、2个16位基本定时器和2个八通道dma控制器。
外设接口资源包括8个usart, 6个spi, 3个快速i2c, 2个i2s, 2个can2.0b, 1个sdio接口, 1个10/100m以太网控制器(mac)，并首次配备了两个usb2.0 otg接口，包括了全速 (full speed, 12mbps) 和高速 (high speed, 480mbps) 接口，可提供device, host, otg等多种传输模式。并采用了全新的支持无晶振(crystal-less) usb设计。gd32f450的usb 2.0 fs全速接口拥有独立的48 mhz振荡器，可替代外部晶振生成usb通信所需的精确时钟信号，从而有效降低使用成本并提高系统集成度。
全新设计的spi接口最高工作频率更可达30mhz，还支持4线同步串行模式，方便连接到外部大容量nor flash并实现快速访问。模拟外设的性能也已全面增强，gd32f450配备了3个采样率高达2.6m sps的12位高速adc，提供了多达24个可复用通道，并新增了16-bit硬件过采样滤波功能和分辨率可配置功能，还拥有2个12位dac，为支持混合信号控制提供了更高的性价比。多达80%的可用gpio具有多种可选功能还支持端口重映射，极佳的灵活性和易用性满足多种应用需求。
作为当前市场最高性能的cortex-m4内核mcu产品，gd32f450系列提供了卓越的闪存缓存和连接能力方案。gd32f450系列mcu以先进的缓存架构配置了4个独立的sram存储器，可支持不同总线上的主设备同时访问。新增的64kb内核专用缓存(tcm ram)既可作为系统运行的堆栈,又可作为高速运算缓冲, 从而有助于发挥出内核的最高性能。32位总线接口exmc还支持扩展外部sdram内存，能够以更高的性价比灵活方便的进行大容量数据缓存与高级界面控制。
gd32f450还配备了tft lcd控制器和硬件图形加速器ipa (image processing accelerator),以实现液晶驱动并显著提升显示画质，最高可以支持xga 10吋1024 x 768像素的rgb tft显示。另外还配备了8位至14位的camera视频接口，便于连接数字摄像头并实现图像采集与传输。
高防护能力及迅捷供货
gd32f450系列提供了11个产品型号，包括bga176、lqfp144和lqfp100等3种封装类型选择。目前，该系列产品已经开始提供样片，并将于十月份正式投入量产及全面供货。充分适用于工业控制、电机变频、图形显示、安防监控、传感器网络、无人机、机器人、物联网等高性能计算应用场合并持续带来创新的应用体验。
不仅具备了业界领先的高性能，gd32f450系列还提供了卓越的抗扰性能和静电防护等级。芯片级的esd防护水平在人体放电(hbm)模式可达7kv，器件放电模式(cdm)可达800v，远高于行业安全标准，从而适合在复杂噪声环境下的控制应用，并协助客户研发出更耐用、更可靠的终端产品。
gigadevice为gd32f450产品配备了完整丰富的固件库，并提供了集成接口驱动的freertos/ucos等实时操作系统的参考例程。包括多种开发板和应用软件在内的gd32开发生态系统也已准备就绪，全新的开发工具包括gd32450i-eval、gd32450z-eval、gd32450v-eval对应三种不同封装和管脚的全功能评估板，方便用户进行开发调试。还提供了支持在线仿真、在线烧录和脱机烧录三合一功能的调试量产工具gd-link。得益于广泛的arm生态体系，包括keil mdk等更多开发软件和第三方烧录工具也均已全面支持。这些都极大程度的简化了开发难度。
gd32微控制器家族
gd32 mcu产品家族目前已经拥有200余个产品型号、11个产品系列及11种不同封装类型。提供了业界最为宽广的cortex-m3 mcu选择，并以领先的技术优势持续不断的推出cortex-m4 mcu产品。所有型号在软件和硬件引脚封装方面都保持相互兼容，全面支持各种高中低端嵌入式应用与升级。融合了高性能、低成本与易用性的gd32系列通用mcu采用了多项自主知识产权的专利技术并为日益增长的多元化应用需求提供助力。产品通过长期市场检验，已成为系统设计与项目开发的创新首选。
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作为gd32 mcu家族cortex-m4内核的首个旗舰产品系列，gd32f450采用了业界领先的半导体工艺制程，整合了强大的运算效能和出色的功耗效率，集成了更多的片上资源和接口外设，从而为工业控制、电机变频、图形显示、安防监控、传感器网络、无人机、机器人、物联网等市场应用带来创新的开发体验。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。
gigadevice mcu事业部总经理邓禹表示：“mcu正迎来重要的发展机遇, gd32f450作为中国第一个cortex-m4内核32位通用微控制器产品系列，以业界领先的高性能扩大了gd32智能创新平台的选择范围，提供了cortex-m4内核的处理能力与低功耗、高集成度、高可靠性和易用性的最佳组合，并延续了gd32微控制器家族的卓越基因，以高性价比带来出众的价值。我们将持续关注多样化的市场应用需求与产业热点，这也是我们进一步丰富和完善产品布局的强大推动力。”
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gd32f450采用2.6v-3.6v供电，i/o口可承受5v电平。内置的电源管理单元支持高级电源管理并提供了三种省电模式，在所有外设全速运行模式下的工作电流仅为500µa/mhz，实现了极佳的能效比。还首次具备了电压调整功能。当频率降低时，cpu电压也可随之降低，从而将动态功耗降至最低水平。在电池供电时的待机电流最低仅为2µa。
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gd32f450片上集成了丰富的创新外设资源。2个支持三相pwm互补输出和霍尔采集接口的16位高级定时器可用于矢量控制，还拥有多达8个16位通用定时器、2个32位通用定时器、2个16位基本定时器和2个八通道dma控制器。
外设接口资源包括8个usart, 6个spi, 3个快速i2c, 2个i2s, 2个can2.0b, 1个sdio接口, 1个10/100m以太网控制器(mac)，并首次配备了两个usb2.0 otg接口，包括了全速 (full speed, 12mbps) 和高速 (high speed, 480mbps) 接口，可提供device, host, otg等多种传输模式。并采用了全新的支持无晶振(crystal-less) usb设计。gd32f450的usb 2.0 fs全速接口拥有独立的48 mhz振荡器，可替代外部晶振生成usb通信所需的精确时钟信号，从而有效降低使用成本并提高系统集成度。
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