GD32F103RBT6 고성능 제어 기능 설명

2025년 9월 3일 뉴스 — 글로벌 반도체 기술의 지속적인 발전과 응용 요구 사항의 다양화에 따라 GD32F103RBT6 마이크로컨트롤러는 안정적인 처리 성능, 전력 효율 제어 및 주변 장치 통합 기능을 통해 산업 제어, 소비재 전자 제품 및 IoT 분야에서 주목받고 있습니다. 이 칩은 108MHz 주파수로 작동하며 제로 대기 상태 플래시 메모리 액세스를 지원하여 처리 효율성과 실시간 성능을 향상시킵니다.
GD32F103RBT6는 여러 고급 기능을 통합합니다.
128KB 플래시 메모리와 20KB SRAM을 내장하여 실시간 운영 체제(RTOS) 작동을 지원합니다.
1MSPS의 샘플링 속도를 가진 3개의 12비트 고속 ADC를 장착하여 16개의 외부 입력 채널을 지원합니다.
2개의 SPI 인터페이스(최대 18MHz), 2개의 I2C 인터페이스(최대 400kHz), 3개의 USART 인터페이스 및 1개의 CAN 2.0B 인터페이스를 포함합니다.
PWM 출력 및 입력 캡처 기능을 제공하는 고급 타이머 및 범용 타이머를 지원합니다.
전원 켜짐 재설정(POR), 브라운아웃 감지(BOD) 및 전압 조정기가 있는 전원 모니터링 모듈을 갖추고 있습니다.
GD32F103RBT6는 LQFP64 패키지를 채택합니다. 다음은 주요 핀의 기능을 설명합니다.
1. 전원 핀
VDD/VSS: 디지털 전원 공급 장치 양극/음극 단자. 외부 디커플링 커패시터가 필요합니다.
VDDA/VSSA: 아날로그 전원 공급 장치 양극/음극 단자. 독립적인 전원 공급 장치를 권장합니다.
VREF+/VREF-: ADC 기준 전압 양극/음극 입력.
2. 클럭 핀
OSC_IN/OSC_OUT: 외부 크리스탈 발진기 인터페이스
PC14/PC15: 저속 외부 클럭 인터페이스
3. 디버그 인터페이스 핀
SWDIO: 직렬 와이어 디버그 데이터 입력/출력
SWCLK: 직렬 와이어 디버그 클럭
4. GPIO 핀
PA0-PA15: 포트 A, 16개의 범용 입출력 핀
PB0-PB15: 포트 B, 16개의 범용 입출력 핀
PC13-PC15: 포트 C, 3개의 범용 입출력 핀
5. 특수 기능 핀
NRST: 시스템 재설정 입력
BOOT0: 부팅 모드 선택
VBAT: 배터리 백업 도메인 전원 공급 장치
핀 기능 세부 정보
특수 기능 구성
부팅 모드 선택
부팅 모드는 BOOT0 핀을 통해 구성됩니다.
BOOT0=0: 메인 플래시 메모리에서 부팅
BOOT0=1: 시스템 메모리에서 부팅
아날로그 전원 격리
VDDA/VSSA는 자기 비드를 사용하여 디지털 전원 공급 장치에서 격리하고, ADC 샘플링 정확도를 향상시키기 위해 10μF + 100nF 디커플링 커패시터를 추가하는 것이 좋습니다.
디버그 인터페이스 보호
SWDIO 및 SWCLK 신호 라인은 33Ω 저항과 ESD 보호 장치를 직렬로 연결하여 디버그 인터페이스의 신뢰성을 향상시키는 것이 좋습니다.
레이아웃 권장 사항:
전원 공급 장치용 디커플링 커패시터는 칩 핀에 최대한 가깝게 배치해야 합니다.
아날로그 및 디지털 접지는 단일 지점에서 연결해야 합니다.
크리스탈 발진기는 칩에 최대한 가깝게 배치하고, 주변에 가드 링을 배치해야 합니다.
고주파 신호 라인은 아날로그 섹션에서 멀리 떨어져 있어야 합니다.
주요 신호 측정을 위한 테스트 포인트를 예약합니다.
다음은 GD32F103RBT6 마이크로컨트롤러의 회로도로, 칩의 내부 아키텍처 및 기능 모듈을 보여줍니다. 다음은 주요 부분의 분석입니다.
코어 및 클럭 시스템
ARM Cortex-M3: 최대 108MHz로 작동하며 명령을 실행하고 전체 시스템 작동을 제어하는 마이크로컨트롤러의 중앙 처리 장치(CPU).
클럭 소스:
PLL(위상 고정 루프): 외부 또는 내부 기준 클럭을 곱하여 고주파 클럭(최대 108MHz)을 생성하여 CPU 및 기타 모듈에 안정적인 고속 클럭을 제공합니다.
HSE(고속 외부 클럭): 외부 고속 클럭 소스, 일반적으로 4-16MHz 크리스탈 발진기로, 정확한 기준 타이밍을 위해 사용됩니다.
HSI(고속 내부 클럭): 내부 고속 클럭 소스(일반적으로 ~8MHz), 외부 클럭을 사용할 수 없을 때 사용 가능합니다.
전원 관리:
LDO(저전압 강하 레귤레이터): 내부 코어에 안정적인 1.2V 전원을 공급합니다.
PDR/POR(전원 차단 재설정/전원 켜짐 재설정): 전원 켜짐 또는 전압이 비정상적인 수준으로 떨어질 때 시스템을 재설정하여 알려진 상태에서 시작/복구를 보장합니다.
LVD(저전압 감지기): 공급 전압을 모니터링합니다. 전압이 설정된 임계값 아래로 떨어지면 경고 또는 재설정을 트리거하여 저전압에서 비정상적인 작동을 방지합니다.
메모리 및 버스 시스템
플래시 메모리: 프로그램 코드 및 상수 데이터를 저장하는 데 사용됩니다. 플래시 메모리 컨트롤러는 플래시에 대한 액세스를 관리합니다.
SRAM(정적 랜덤 액세스 메모리): 프로그램 실행 중 임시 데이터 및 변수를 저장하여 시스템의 런타임 메모리 역할을 합니다.
버스 브리지(AHB-to-APB 브리지 1/2): AHB(Advanced High-performance Bus)는 고속 버스이고 APB(Advanced Peripheral Bus)는 주변 장치용 저속 버스입니다. 이러한 브리지는 고속 AHB와 저속 APB 주변 장치 간의 통신을 가능하게 합니다.
주변 장치
통신 인터페이스:
USART(범용 동기/비동기 수신기/송신기): 여러 USART 모듈(USART1, USART2, USART3)은 동기 및 비동기 모드 모두에서 직렬 통신을 지원하여 컴퓨터 또는 센서와 같은 장치와 데이터 교환을 가능하게 합니다.
SPI(직렬 주변 장치 인터페이스): SPI 모듈(SPI1)은 플래시 메모리와 같은 장치와의 고속 데이터 전송에 일반적으로 사용되는 동기 직렬 통신 인터페이스입니다.
프로세서 코어: 단일 사이클 곱셈 및 하드웨어 나눗셈을 지원하는 32비트 RISC 아키텍처
메모리 시스템: 코드 암호화 보호 기능이 있는 제로 대기 상태 플래시 액세스
클럭 시스템: 내장 8MHz RC 발진기 및 40kHz 저속 발진기, PLL 주파수 곱셈 지원
전원 관리: 전원 켜짐 재설정(POR) 및 브라운아웃 감지(BOD) 기능이 있는 통합 전압 조정기
GD32F103RBT6 마이크로컨트롤러는 여러 고급 기능을 통합하여 산업 제어 및 IoT 애플리케이션을 위한 완벽한 솔루션을 제공합니다.
1. 코어 프로세서 기능
최대 주파수가 108MHz인 32비트 ARM Cortex-M3 코어를 채택합니다.
단일 사이클 곱셈 및 하드웨어 나눗셈 명령을 지원합니다.
최대 68개의 마스크 가능한 인터럽트를 지원하는 내장 중첩 벡터 인터럽트 컨트롤러(NVIC)를 내장합니다.
시스템 보안을 강화하기 위해 메모리 보호 장치(MPU)를 제공합니다.
2. 메모리 구성
128KB 플래시 메모리, 제로 대기 액세스 지원.
20KB SRAM, 바이트, 하프 워드 및 워드 액세스 지원.
내장 부트로더, USART 및 USB 프로그래밍 지원.
메모리는 우발적인 수정을 방지하기 위해 쓰기 보호 기능을 지원합니다.
3. 클럭 시스템
내장 8MHz 고속 RC 발진기(HSI)
내장 40kHz 저속 RC 발진기(LSI)
외부 4-16MHz 크리스탈 발진기(HSE) 지원
외부 32.768kHz 크리스탈 발진기(LSE) 지원
최대 108MHz 출력을 갖는 PLL 클럭 승수
4. 전원 관리단일 전원 공급 전압: 2.6V ~ 3.6V
통합 전원 켜짐 재설정(POR) 및 브라운아웃 감지(PDR)
세 가지 저전력 모드 지원:
절전 모드: CPU 중지, 주변 장치 계속 작동
정지 모드: 모든 클럭 중지, 레지스터 내용 유지
대기 모드: 최저 전력 소비, 백업 도메인만 활성
5. 아날로그 주변 장치
3 × 12비트 ADC, 최대 샘플링 속도 1MSPS
16개의 외부 입력 채널 지원
내장 온도 센서 및 기준 전압
아날로그 워치독 기능 지원
6. 디지털 주변 장치
2 × SPI 인터페이스(최대 18MHz)
2 × I2C 인터페이스(최대 400kHz의 고속 모드 지원)
3 × USART, 동기 모드 및 스마트 카드 기능 지원
1 × CAN 2.0B 인터페이스
USB 2.0 풀 스피드 장치 인터페이스
7. 패키지 특성
LQFP64 패키지, 10mm×10mm 크기
54 GPIO 핀
모든 I/O 포트는 5V 내성을 지원합니다(PC13-PC15 제외)
작동 온도 범위: -40℃ ~ +85℃
RoHS 표준 준수
응용 시나리오
이 장치는 주로 다음 분야에서 사용됩니다.
산업 제어: PLC 시스템, 모터 드라이버, 산업용 센서
소비자 전자 제품: 스마트 홈 컨트롤러, 인간-기계 상호 작용 장치
사물 인터넷(IoT): 데이터 수집 게이트웨이, 무선 통신 모듈
자동차 전자 제품: 차체 제어 모듈, 차량 내 정보 시스템
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