GD32F30x 和 GD32F403 系列硬件為參考。

一.硬件設計

1.電源

2.復位

注意：

1. 內部上拉電阻40kΩ，建議外部上拉電阻建議10kΩ，以使得電壓干擾不會導致芯片工作異常；

2. 若考慮靜電等影響，可在NRST管腳處放置ESD保護二極管；

3. 盡管MCU內部有硬件POR電路，仍推薦外部加NRST復位阻容電路；

4. 如果MCU啟動異常（由于電壓波動等），可適當增加NRST對地電容值，拉長MCU復位完成時間，避開上電異常時序區。

3.時鐘

GD32F30x/GD32F403系列內部有完備的時鐘系統，可以根據不同的應用場合，選擇合適的時鐘源，時鐘主要特征：

4-32MHz外部高速晶體振蕩器（HXTAL）；

8MHz內部高速RC振蕩器（IRC8M）；

32.768KHz外部低速晶體振蕩器（LXTAL）；

48 MHz內部高速RC振蕩器（IRC48M）；

40kHz內部低速RC振蕩器（IRC40K）；

PLL時鐘源可選HXTAL、IRC8M或IRC48M；

HXTAL時鐘可監控；

時鐘樹如下：

4.啟動配置

GD32F30x/GD32F403系列提供三種啟動方式，可以通過BOOT0和BOOT1來進行相關的配置。

用戶可以配置BOOT0和BOOT1，進行上電復位或系統復位，從而確定啟動選項。電路設計時，運行用戶程序，BOOT0不能懸空，建議通過一個10kΩ電阻到GND；運行System Memory進行程序更新，需要將BOOT0接高，BOOT1接低，更新完成后，再將BOOT0接低上電才能運行用戶程序；SRAM執行程序多用于調試狀態下。

嵌入式的 Bootloader 存放在系統存儲空間，用于對 FLASH 存儲器進行重新編程。在GD32F305xx/ GD32F307xx/ GD32F403xx設備中，Bootloader可以通過USART0 (PA9 andPA10)，USART1 (PD5 and PD6)，USBFS (PA9, PA11 and PA12)和外界交互。在GD32F303xx（Flash<512kB）設備中，Bootloader可以通過USART0 (PA9 and PA10) 和外界交互, 在GD32F303xx（Flash>512kB）設備中，Bootloader可以通過USART0 (PA9 and PA10) USART1(PA2 and PA3)和外界交互。

5.下載調試

GD32F30x/GD32F403系列內核支持JTAG調試接口和SWD接口。JTAG接口標準為20針接口，其中5根信號接口，SWD接口標準為5針接口，其中2根信號接口。

注意：復位后，調試相關端口為輸入PU/PD模式，其中：

PA15：JTDI為上拉模式；

PA14：JTCK / SWCLK為下拉模式；

PA13：JTMS / SWDIO為上拉模式；

PB4：NJTRST為上拉模式；

PB3：JTDO為浮空模式。

有以下幾種方式可以提高SWD下載調試通信的可靠性，增強下載調試的抗干擾能力。

1. 縮短SWD兩個信號線長度，最好15cm以內；

2. 將SWD兩根線和GND線編個麻花，纏在一起；

3. 在SWD兩根信號線對地各并幾十pF小電容；

4. SWD兩根信號線任意IO串入100Ω~1KΩ電阻。

6.典型外設

ubs外設電路

二.PCB Layout

1.電源去耦電容

GD32F30x/GD32F403系列電源有VDD、VDDA、VREF+和VBAT四個供電腳，100nF去耦電容采用陶瓷即可，且需要保證位置盡可能地靠近電源引腳。電源走線要盡量使得經過電容后再到達MCU電源引腳，建議可通過靠近電容PAD處打Via的形式Layout。

2.時鐘電路

GD32F30x/GD32F403系列時鐘有HXTAL和LXTAL，要求時鐘電路（包括晶體或晶振及電容等）靠近MCU時鐘引腳放置，且盡量時鐘走線由GND包裹起來。

注意：

1. 晶體盡量靠近MCU時鐘Pin，匹配電容等盡量靠近晶體；

2. 整個電路盡量與MCU在同層，走線盡量不要穿層；

3.時鐘電路PCB區域盡量禁空，不走任何與時鐘無關走線；

4. 大功率、強干擾風險器件及高速走線盡量遠離時鐘晶體電路；

5.時鐘線進行包地處理，以起到屏蔽效果。

3.復位電路

注意：復位電路阻容等盡可能地靠近MCU NRST引腳，且NRST走線盡量遠離強干擾風險器件及高速走線等，條件允許的話，最好將NRST走線做包地處理，以起到更好的屏蔽效果。

4.USB 電路

USB模塊有DM、DP兩根差分信號線，建議PCB走線要求做特性阻抗90ohm，差分走線嚴格按照等長等距規則來走，且盡量使走線最短，如果兩條差分線不等長，可在終端用蛇形線補償短線。

由于阻抗匹配考慮，串聯匹配電阻建議50Ω左右即可。當USB終端接口離MCU較遠的時候，需要適當增大該串聯電阻值。

注意：

1.布局時擺放合理，以縮短差分走線距離；

2. 優先繪制差分線，一對差分線上盡量不要超過兩對過孔，且需要對稱放置；

3. 對稱平行走線，保證兩根線緊密耦合，避免90°、弧形或45°走線方式；

4. 差分走線上所接阻容、EMC等器件，或測試點，也要做到對稱原則。

對于USB HS模塊，MCU與外部HS PHY之間的數據線與信號控制線也盡量走短，需要用蛇形線做等長處理，注意事項如下：

1.布局時擺放合理，USB HS-PHY芯片與MCU之間盡量緊湊；

2. 布線時，以信號線中最長的一根線長度為目標，將其他信號線通過蛇形走線補償即可。

5.BGA 走線

GD32F403x 系列中包含 BGA100 的封裝，對應的型號為 GD32F403VxH6，該芯片走線和其它 BGA 芯片類似，先對各個球型焊盤進行扇出，再進行布線操作。對于0.5 mm Pitch 的 BGA封裝，若將 BGA 焊盤大小設置為 0.25/0.35，過孔距焊盤以及線寬線距為 3 mil 時，可以使用Dog bone 型扇出，扇出后如圖 3-5. BGA100 封裝的扇出方式所示，過孔距焊盤距離為 4.5mil；但此種布線對 PCB 制造商工藝要求較高，需與 PCB 制造商溝通后再進行布線，若制造商工藝達不到要求，可對此BGA 封裝打盤中孔以及盲埋孔

來源： 嵌入式學習與實踐

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審核編輯 黃宇