Auf RISC-V-Architektur basierende Mikrocontroller GigaDevice

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RISC-V

RISC-V ist eine Open-Source-Architektur einer Prozessors (eng. ISA – Instruction Set Architecture), die eine interessante Alternative für kommerzielle Lösungen wie ARM oder x86 darstellt. Im Gegenteil zu den meisten ISA, ist RISC-V nicht patentgeschützt und ihre Anwendung ist mit keinem Lizenzerwerb verbunden. Diese Eigenschaft verursacht ein steigendes Interesse nicht nur bei den Elektronik-Liebhabern, sondern auch bei den großen Unternehmen der Elektronik-Branche.

RISC-V wurde 2010 als ein akademisches Projekt an der University of California in Bekeley ParLab geschaffen. Eine immer höher werdende Anzahl an Befürwortern dieser Lösung hat dazu beigetragen, dass eine Non-Profit-Organisation RISC-V () 2015 gegründet wurde. Ihr Ziel ist es, eine offene Gemeinschaft zu bilden, die ihre Hardware und Software auf der RISC-V-Architektur basierend entwickelt. Aktuell besteht diese Stiftung aus mehr als 500 Mitgliedunternehmen, zu denen gehören u.a. Google, NXP, Samsung, Orion, Huawei, Microchip Technology, Cortus, GigaDevice, Semiconductor, Arduino. Die RISC-V-Stiftung stellt die Dokumentation kostenfrei (über die Github-Plattform) zur Verfügung – sie enthält u.a. Anleitungen, Datentypen, einen Registerset, Bedienungsregeln für Threads, Privilegierungsniveaus, Debugging, Frameworks. Die Nutzer sind berechtigt, die ISA auf solche Art und Weise zu nutzen und zu modifizieren, die sie zu ihren Anwendungen anpasst, ohne zusätzliche Gebühren entrichten zu müssen. Es ist der wichtigste Vorteil für die Unternehmen, die ihre Kosten reduzieren wollen und die Millionen von Chips herstellen.

Die RISC-V-Architektur wurde so gestaltet, dass eine schnellere, kostengünstigere, kleinere und energieeffizientere Elektronik-Lösung entsteht. RISC-V ist für keinen konkreten Typ von Mikroarchitektur entwickelt und ist völlig skalierbar – daher ist sowohl der Aufbau eines einfachen Systems auf FPGA, als auch der Aufbau eines ausgebauten Prozessors.

Mikrocontroller GD32V103

Die Firma GigaDevice Semiconductor hat eine neue Serie der 32-Bit-Mikrocontroller GD32VF103 entwickelt, die auf der RISC-V-Architektur basiert. Die Qualität der neuen Lösung wird durch den Sieg in der Kategorie Hardware im Wettbewerb embeddedaward2020 bestätigt.Die Serie GD32VF103 wurde entwickelt, um ein Gleichgewicht zwischen der hohen Rechenleistung und dem niedrigen Energieverbrauch zu erzeugen – das wird durch die Reduktion der dynamischen Leistungsaufnahme um 50% im Vergleich zu GD32 mit dem Kern Cortex-M3. Diese Serie ist völlig kompatibel mit ARM-architekturbasierten 32-Bit-Mikrocontrollern von GigaDevice bezüglich des Programms und der Anordnung der Ausführungen. Dies ermöglicht es dem User, seine Anwendung einfacher zu übertragen.

GD32VF103 besteht aus vierzehn Modelle, die mit einem Prozessor Bumblebee mit der Taktgeschwindigkeit bis 108 MHz, mit einem FLASH-Programmspeicher im Bereich von 16 bis 128 kB und SRAM-Speicher von 6 bis 32 kB. Außerdem sind diese Mikrocontroller mit folgenden Features ausgestattet: 64-Bit-Echtzeituhr, fortgeschrittener 16-Bit-PWM-Timer zur Motorsteuerung, zwei 12-Bit-ADC-Wandler, zwei 12-Bit-DAC-Wandler. Der Benutzer kann ein 16-stufiges Interrupt-System mit Priorität in Anspruch nehmen, möglich ist auch die Verschachtelung von Interrupts sowie Erzeugung von Vektor-Interrupts. Dank dreier Zustände des niedrigen Energieverbrauchs können die Mikrocontroller GD32V103 in Anwendungen eingesetzt werden, in denen die Energiesparsamkeit von hoher Priorität ist.

Basisparameter der Serie GD32VF103:

interner Generator mit Frequenz bis 108MHz,
bis 128kB FLASH,
bis 32 kB SRAM,
zwei 12-Bit-ADC-Wandler und zwei 12-Bit-DAC-Wandler,
Schnittstellen:
- 3x USART,
- 2x UART,
- 2x I2C,
- 3x SPI,
- 2x I2S,
- 2x CAN 2.0B,
- USB OTG,
Versorgungsspannung im Bereich 2,6 - 3,6V,
bis 80 GPIO-Pins,
Temperaturmessgerät,
integrierter Multiplizierer und Teiler im Gerät,
4 unabhängige PWM-Kanäle,
fortgeschrittener 16-Bit-PWM-Timer für Motoranwendungen,
3 Modi für niedrigen Energieverbrauch,
Betriebstemperatur im Bereich -40 - 85 °C.

Mikrocontroller der Familie GDVF103 sind in folgenden Gehäusen verfügbar: QFN36, LQFP48, LQFP64, LQFP100.

Parameter der entsprechenden Mikrocontroller der Serie GD32VF103:

Mikrocontroller	FLASH-Speicher	SRAM-Speicher	Gehäuse
GD32VF103C4T6	16K	6K	LQFP48
GD32VF103C6T6	32K	10K	LQFP48
GD32VF103C8T6	64K	20K	LQFP48
GD32VF103CBT6	128K	32K	LQFP48
GD32VF103R4T6	16K	6K	LQFP64
GD32VF103R6T6	32K	10K	LQFP64
GD32VF103R8T6	64K	20K	LQFP64
GD32VF103RBT6	128K	32K	LQFP64
GD32VF103T4U6	16K	6K	QFN36
GD32VF103T6U6	32K	10K	QFN36
GD32VF103T8U6	64K	20K	QFN36
GD32VF103TBU6	128K	32K	QFN36
GD32VF103V8T6	64K	20K	LQFP100
GD32VF103VBT6	128K	32K	LQFP100

Anwendung

Mikrocontroller der Serie GD32VF103 können für folgende Anwendungen eingesetzt werden:

Geräte der industriellen Automatik,
Anwendungen des Internets der Dinge (IoT),
Künstliche Intelligenz,
Motorantriebe,
Verbraucherelektronik,
LED-Displays,
Alarmsysteme.

Projektumgebung

GigaDevice hat mit einigen Programmierer-Unternehmen wie Nuclei System Technology, IAR Systems und SEGGER Microcontroller Kooperationen aufgenommen, um dem Benutzer die Möglichkeit gewähren, die Programmierungsumgebung auszuwählen, so dass sie an seine Anwendung bestens angepasst wird. Aktuell ist die Entwicklung der Software der Serie GD32VF103 möglich durch:

Nuclei Studio,
SEGGER Embedded Studio,
IoT Studio,
IAR Embedded Workbench.

Diejenigen, die ihre Projekte auf GD32-Mikrocontrollern mit RISC-V-Architektur aufbauen wollen, können folgende Programmier- und Debug-Werkzeuge verwenden:

GD-Link
IAR I-Jet
SEGGER J-Link V10

Evaluierungsboards und Starter-Kits

Die Benutzer der Lösungen von GigaDevice können ihre Projekte sehr einfach umsetzen – nicht nur dank neuer Programmierwerkzeuge und Bibliotheken, sondern auch durch verschiedene Evaluierungsboards und Starter-Kits. Folgende sind aktuell auf dem Markt verfügbar:

Evaluierungsboard GD32VF103V-EVAL,
Starter-Kits GD32VF103R-START, GD32VF103T-START, GD32VF103C-START,
Evaluierungsboard IAR Systems und GigaDevice

Parameter des Evaluierungsboards GD32VF103V-EVAL:

Mikrocontroller GD32E103VBT6,
integriertes Steuerelement GD-Link,
Display 3,2" TFT (320x240)
16Mbit SPI NOR Flash,
2kb EEPROM,
Schnittstellen: 2x USART, USB, 2xCAN

Entwicklungsboard - GD32VF103C-START

Parameter der Entwicklungsboards GD32VF103R-START, GD32VF103T-START, GD32VF103C-START

Entwicklungsboard	Mikrocontroller
GD32VF103R-START	GD32VF103RBT6
GD32VF103C-START	GD32VF103CBT6
GD32VF103T-START	GD32VF103TBT6

Eigenschaften
Versorgungsspannung 5V
integriertes Steuerelement GD Link
Anschluss im Arduino-Standard

Am 2. Juni 2020 hat GigaDevice Solutions ein Evaluierungsboard vorgestellt, das das Ergebnis der Kooperation mit IAR Systems ist. Es ist ein Set für Anwendungen mit der RISC-V-Architektur und es besteht aus:

der Platte IAR RISC-V GD32V EVAL BOARD,
IAR Embedded Workbench für RISC-V-Architektur,
einer Evaluierugslizenz,
einem Debugger I-jet Lite,
einem Einführungskurs "Introduction to RISC-V Evaluation Kit"

Auf dem Evaluierungsboard finden wir auch:

einen Mikrocontroller GD32VF103R8T6,
einen 3-achsigen Beschleunigungssensor,
ein Potenziometer,
einen Temperatur- und einen Feuchtigkeitssensor,
einen Sensor für Lichtstärke,
ein Mikrofon,
6 Tasten,
Anschlüsse: Jack 3,5 mm, JTAG 20 pin 0,05", USB B micro.

Über Gigadevice

GigaDevice ist ein Fabless-Unternehmen, das sich mit der Herstellung der fortgeschrittenen Speicher SPI NOR Flash, SPI NAND Flash sowie Mikrocontroller beschäftigt, die auf der ARM-Architektur mit dem Kern Cortex M3/M4/M23 sowie RISC-V basieren. Mehr als die Hälfte des Personals der Firma befasst sich mit Forschung und Entwicklung des Produkts, deswegen genießen die Produkte von GigaDevice eine hohe Akzeptanz unter den Kunden aus der Branche der Embedded-Systeme sowie in der Verbraucherelektronik. Aktuell besitzt die Firma mehr als 600 Patentrechte im Bereich der Fertigungstechnik und Herstellung von Leiterplatten.

Wir laden herzlich ein, die Produkte von GigaDevice zu entdecken, die sich im Angebot von TME befinden.