你的“口袋实验室”——GD32 Colibri-F207ZE开发板评测

随着业界领先的半导体供应商兆易创新(GigaDevice)推出全新的增强型GD32F205和GD32F207系列微控制器的同时，也推出了一系列评估板，如GD32207I-EVAL和GD32205R-START等。之前对全功能评估板GD32207I-EVAL做了比较详细的测评，这次我们拿到GD32F207系列MCU的另一款入门级开发板GD32 Colibri-F207ZE，该开发板是一块定位于学生、初学者和发烧友的口袋实验室设备，可满足用户初步体验GD32F207处理器的需求。下面就和大家一起体验一下这款口袋中的开发板。

本次的测评内容包括：

• 1、开箱
• 2、核心
• 3、使用
• 4、小结

一、开箱

拿到GD32 Colibri-F207ZE开发板，白色纸盒包装，非常简单，风格和之前的GD32207I-EVAL差不多，但明显是个缩小版的。

图1-1 GD32 Colibri-F207ZE开发板包装

打开GD32 Colibri-F207ZE开发板的包装，取出所有物件，可以看到，包含有1块GD32 Colibri-F207ZE核心板，1个转接板，1个资料光盘和1根mini USB连接线。

图1-2 GD32 Colibri-F207ZE开发板套装

GD32 Colibri-F207ZE核心板非常小巧，正好和一张常用的IC卡大小一样，非常方便携带，又是一款最近比较流行的口袋开发板!风格沿用Colibri系列的大红色底板，白色丝印，黄色接口。

图1-3 GD32 Colibri-F207ZE开发板底板

作为入门级开发板的GD32 Colibri-F207ZE，开发板的布局非常分明，板载资源可谓极简，接口非常丰富。

表1-1 GD32 Colibri-F207ZE开发板硬件详情表

下面三分之二的区域是GD32F207ZET6微控制器的最小系统，其中主控制器又占据了这一部分近半的位置，主控制器外接了25MHz和32768Hz的晶振除此以外，为用户提供了1个复位按键，2个蓝色用户按键和3个用户LED，在接口方面，将 GD32F207ZET6微控制器的SPI、I2C、UART、SDIO、CAN、USB、LCD等功能I/O完全分类引出，同时也兼容准arduino接口。

图1-4 GD32 Colibri-F207ZE开发板硬件布局

在开发板的上部三分之一的部分是此开发板的亮点部分。为用户提供了最新的GD-Link仿真调试器，GD-Link提供了完整的GD32全系列MCU产品调试和编程功能，包括芯片设置、单步调试、Flash断点调试、寄存器定义、Flash编程等操作，并兼容如Keil MDK等多种开发工具IDE，使用户不需要额外购买编程仿真器就可以在线调试程序。

在下图开发板的最右边还提供了2个接口，下面的GDLINK_SWD接口(CN2)是GD-Link部分的GD32F103的编程接口，可以方便后期固件烧录和更新使用，上面的MCU_SWD接口(CN4)是预留给用户的GD-link编程仿真接口，可使用GD32 Colibri-F207ZE上的GD-Link实现对用户的MCU进行编程调试功能，这时需要注意需要将开发板的SB1和SB2两个锡桥去掉，来断开GD-Link与板载GD32F207ZET6微控制器的连接。这一点设计与之前的GD32207I-EVAL评估板相比还是非常人性化的。

图1-5 GD-Link部分

开发板上的GD-Link只支持对MCU的调试编程功能，不具备虚拟串口功能!这一点还是比较遗憾的，不过与开发者还是给用户提供了一种解决方案，在开发板的左上角还有一个CH340电路，实现了USB转串口功能，通过mini USB连接计算机，可实现GD32F207ZET6微控制器的UART1接口与计算机串行通信，方便输出调试信息。这样就会凭空增加了一个USB接口，在开发过程中需要用户多准备一根mini USB连接线，不过作为折中处理方案也是不错的选择。

图1-6 USB转串口部分

下面来看一看GD32 Colibri-F207ZE开发板为用户提供的丰富的接口。在开发板的背面，有GD32 Colibri-F207ZE的接口说明。

图1-7 GD32 Colibri-F207ZE开发板背面

在这里发现一个小小的错误，就是开发板底层右上角的丝印文字是反着印的。

还有一点大家要注意了，丝印层上开发板的接口说明可能与大家的习惯不太一样，我拿到板子也是看了许久才发现，内测的引脚的丝印说明是与引脚相邻的，外侧的引脚的引脚说明不与引脚相邻(也就是开发板中间的丝印是外侧引脚的说明)。

要说这个丝印说明还画在电路板上还好，不过在光盘资料中关于开发板接口更详细的说明文档就更加让人容易搞错了，更确切的说我有些怀疑是一个错误。

图1-8 GD32 Colibri-F207ZE开发板接口说明图[!--empirenews.page--]

大家开了这个底板接口说明是不是都认为是提供的arduino接口是外面的1列引脚还是里面的1列引脚?在这里我把这个接口文件给改了过来，给大家附上。

图1-9 正确的GD32 Colibri-F207ZE开发板接口说明图

不知大家发现了没有，在GD32 Colibri-F207ZE开发板的兼容arduino接口是内侧的2列，提供的是排针引脚，而标准的arduino主板接口是排母引脚，这样不能将其它arduino扩展板插到GD32 Colibri-F207ZE开发板上使用，同时信息的朋友也会发现，这个间距也比标准arduino接口要窄些，在这里我把它称为准arduino接口吧(想起51MCU中的准双向口了)。

图1-10 GD32 Colibri-F207ZE与机智云Arduino接口比较

这就需要开发板包装盒里配的转接板了，我们将这个转接板黑色接口朝下连接到GD32 Colibri-F207ZE底板上，上面黄色接口就转换成了标准的arduino接口。

图1-11 安装了arduino转接板后的

仔细看一下这个这个小小的转接板，不但实现了arduino接口的扩展，而且中间部分设计成了标准的万用板形式，可以猜想是为方便用户DIY时，焊接一些小模块电路而设计的，这一点也是非常人性化的。

不过有一点小小的建议，希望能将白色部分的arduino接口引脚分别向中间万用板空短接一列，不然大家在上面焊接的小电路不太容易与两边的接口连接。

图1-12 arduino转接板GD32 Colibri-F207ZE

总之，拿到GD32 Colibri-F207ZE开发板后，感觉作为GD32F207ZE微控制器的入门级开发板，底板设计成了微控制器的最小系统，板载GD-Link仿真调试器，并提供了USB转串口电路，可方便与计算机连接，输出调试信息，同时io完全引出，提供丰富的Colibri接口，并通过转接板兼容arduino接口，希望能够提供更多典型的扩展板，丰富GD32 Colibri-F207ZE的体验。

二、核心

其实，作为兆易创新公司最近推出的高性能微处理器GD32F207ZE才是开发板的主要特色!

图2-1 GD32F207ZET6微控制器

这款高性价比增强型GD32F207ZET6微控制器隶属于GD32F2系列微控制器，属于ARM Cortex-M3 内核，主频高达120MHz，采用LQFP144封装，最大可支持114个IO扩展，功能非常丰富，它与GD32207I-EVAL全功能评估板的内部资源基本一致，只是在存储器容量上比GD32F207KI小了些。

图2-2 GD32F207ZET6微控制器内核框图

GD32F207ZET6微控制器主要性能：

•主频120MHz，集成512KB Flash、128KB SRAM，最高主频下的工作性能可达150DMIPS。

• 2.6V-3.6V电源，I/O口容忍5V。

•包括睡眠、深度睡眠和待机三种省电模式。

• 定时器模块：

• 10个16位通用定时器
• 2个16位高级定时器
• 2个16位基本定时器
• 1个24位系统滴答(SysTick)
• 2个看门狗(WDT)
• 1个实时时钟(RTC)

•接口：

• 4个USART和4个UART接口
• 3个I2C接口
• 3个SPI接口
• 2个CAN2.0B接口
• 1个全速USB2.0接口
• 2个I2S接口
• 1个SDIO接口
• 1个LCD接口
• 1个Camera视频接口
• 1个10/100M以太网控制器(MAC)

•模拟外设：

• 3个采样率高达2MSPS的12位高速ADC
• 2个12位DAC

此外，GD32F2系列微控制器作为当前市场最高性能的基于Cortex-M3内核的MCU产品，加强了对视频图像、液晶显示、存储扩展等应用的支持，并配备了增强的硬件加密模块与安全架构。

GD32F2系列微控制器集成了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。内置了TFT LCD控制器从而直接驱动液晶屏，最高可以支持SVGA 7寸800 x 600像素的RGB TFT显示。配置了两个独立的SRAM存储器，可支持不同的总线上的主设备同时访问，同时配备的支持访问外部SDRAM内存的 32位总线接口EXMC，能够进行大容量数据缓冲扩展来实现高级界面控制。GD32F2可支持DES、3DES加密标准和AES(128位、192位，256位) 加密技术，并支持用于数字签名的MD5和SHA-1、SHA-224、SHA-256硬件哈希校验以及HMAC消息认证码，来实现硬件加解密功能。

使用过GD32的朋友都知道，GD32系列MCU与STM32系列非常相似，这次我们拿GD32 Colibri-F207ZE开发板的微控制器GD32F207ZET6由于同型号的STM32F207ZET6做个比较，大家会发现，这款同型号的MCU资源还是非常相近的，只是在定时器，串口等资源数量略有区别。

表2-1 GD32F207ZET6与STM32F207ZET6比较

目前为止，GD32 Cortex-M3 MCU家族的扩大至155个型号、8大产品系列、9种封装类型，在软件和硬件引脚封装方面都保持相互兼容，为用户提供了更为广泛灵活的选择范围。[!--empirenews.page--]

三、开发

使用GD32 Colibri-F207ZE开发板开发过程与兆易创新之前发布的开发板比较类似，一些基本的开发过程在之前的《性能卓越、简单易用——GD32207I-EVAL评测》文章中有详细的描述，这里就不再过多介绍了，可参考/evaluation/MCU/201602/662265.htm。

1、资源

入门级开发板GD32 Colibri-F207ZE可谓板子精简，但资源丰富，所有资源均包含在一张资料光盘中。里面有微控制器的数据手册和参考手册，有专为GD32开发的MDK Patch Installer软件包和软件工具，还有GD32 Colibri-F207ZE专用资源。

图3-1 GD32 Colibri-F207ZE配套光盘资源

在“GD32 Colibr开发板资料”文件夹下，包含有GD32 Colibri-F207ZE开发板的串口驱动程序，开发板接口引脚配置图(有问题)，开发板实验手册和硬件手册，还有专为GD32F2系列微控制器开发的固件库和丰富的嵌入式实时操作系统Trochili_v0.12实例。

图3-2 GD32 Colibr开发板资料

在光盘资料中没有找到完整的GD32 Colibri-F207ZE开发板原理电路图，有一点点小小的遗憾，虽然入门级开发板，电路比较简单，但是还是最好能够附上开发板原理图电路。

2、准备

在大家评估GD32 Colibri-F207ZE开发板之前，还是要做一些准备工作。

首先，GD32 Colibri-F207ZE开发板象以往的其它开发板一样，支持主流的进程开发环境IAR和MDK，当然也要安装GD32的软件支持包，在资料盘根目录下Keil MDK Patch Installer文件夹下的Keil.GD32F2xx_DFP.1.0.0.rar。

图3-3 MDK添加GD32F20x做软件支持包

至于GD-Link驱动在win7以上一般是不需要安装，会被识别成 “人体学输入设备”HID设备。但是计算机上需要安装USB转串口CH340的驱动程序，在光盘资料的GD32 Colibr开发板资料文件夹下的CH340驱动.zip文件。

驱动安装完成后，将GD32 Colibri-F207ZE开发板的GD-Link接口和CH340转串口的接口分别用2根mini USB线连接电脑，在设备管理器中即可查看到识别到的相应设备。

图3-4 正确安装驱动后的GD32 Colibri-F207ZE开发板设备

3、上电

所有准备工作完成之后，将开发板的CN1(GD-Link)和CN2(UART)的mini USB接口连接电脑，开发板自带的例程就开始运行，可以看到黄色LED(LD6)开始1秒的频率闪烁，这时若按下蓝色用户按键B1，就会发现黄色LED闪烁的同时，红色LED(LD4)开始2秒频率闪烁，若按下用户按键B3，就会发现绿色LED也同时闪烁。若再次按下用户按键B1或B3，相应的LED就会保持按下时的状态，直到在此按下相应的按键，会重复上述过程。

图3-5 GD32 Colibri-F207ZE开发板运行板载例程

如果打开串口调试助手，将波特率设置成115200bps，就会看到，在LED变化的同时，串口也会输出相应的提示信息。

图3-6 开发板输出串口信息

4、例程

GD32 Colibri-F207ZE开发板的板载例程看似比较简单，但是它是基于嵌入式实时操作系统trochili RTOS设计的。这里要注意，并不是资料盘下面的Colibri_GD32F207_DEMO.rar文件，而是GD32 Colibri-F207ZE-Trochili_v0.12_PRV3.rar这个文件。

图3-7 板载实例工程

搭载嵌入式实时操作系统trochili RTOS(飞鸟)可谓是GD32 Colibri-F207ZE开发板的一大特色!

TROCHILI是一个全新的适用于嵌入式领域的实时操作系统内核。支持多线程、多优先级、抢占式调度。内核代码大部分由C语言开发，代码结构清晰，可维护性好。据了解TROCHILI取蜂鸟之意，意味着体积小巧、动作灵敏。这个操作系统的特点是：

(1)多线程机制特点

• •灵活的线程调度机制，支持优先级抢占式调度。
• •可配置的多优先级数目，默认支持32优先级(可扩展) 。
• •不同优先级线程采用优先级调度，相同优先级线程间采用时间片调度。
• •可动态调整线程优先级和时间片。
• •支持多种线程管理功能(线程激活和休眠、线程挂起和唤醒、线程延时、修改线程优先级或时间片等) 。

(2)IPC机制特点

• •支持常见IPC机制(信号量、互斥量、消息队列、邮箱、事件标记等) ，充分总结以上各种IPC机制的共性和特性，基于通用IPC控制结构和操作流程，做了完整、规则并且简洁的实现。
• •可配置的IPC调度机制，支持FIFO和优先级两种方式的线程等待队列(如在消息队列里，可以配置普通消息操作按照FIFO策略来处理，而紧急消息可采用优先级机制)。
• •消息队列、邮箱支持紧急消息传递。
• •互斥量支持优先级天花板协议。
• •信号量、消息队列、邮箱、事件标记支持ISR代码调用操作。

(3)定时器机制特点

• •支持用户定时器、线程延时定时器和IPC访问的时限定时器。
• •内核内置定时器处理线程，可以配置选择在ISR或者线程里完成具体的用户定时操作。

(4) ISR机制特点

• •提供灵活的中断处理机制，支持中断下半部处理机制。
• •中断请求可以在ISR里完成，也可以内核内置中断处理线程完成，更可以在用户自己提供的中断处理线程完成。

(5)其他特点

• •提供完整简洁的API功能接口，大量API可以在ISR中不受限的使用。
• •代码结构完整，层次清晰，易于理解维护，强调工程性。
• •资料完整，有大量的实验指导资料和正式出版的图书。
• •代码注释完备，十分详尽的中文注释，可以说是注释最详细的内核代码。

在随板附带的资料盘里有关于trochili RTOS的教程《嵌入式实时操作系统原理与最佳实践》样章，有兴趣的朋友可以购买此书对trochili RTOS做深入的学习。[!--empirenews.page--]

下面来看一下GD32 Colibri-F207ZE开发板的样例工程目录结构。

图3-8 GD32 Colibri-F207ZE开发板样例工程目录结构

可以看到GD32 Colibri-F207ZE开发板的样例工程结构是非常清晰的，由GD32F207ZE微控制器内核文件、GD32F207标准固件库、开发板板级支持包、Trochili RTOS(飞鸟)系统内核文件和一系列开发板支持例程等组成。

系统提供如此丰富的例程，那到底如何修改哪一个例程为当前例程呢?实际上采用了“example.h”文件下的宏定义来实现。可以看到该文件下有许多宏定义，表示了可以选择的例程，最后那一句宏定义是选择当前例程的，我们只需要在这里修改一下，就可以运行相应例程。

图3-9 工程样例选择配置

下面来简单分析一下开发板的样例工程：

主函数可谓非常简单，里面只调用了1个函数TclStartKernel()，用于实现系统启动后，就调用该函数，注册个内核函数，并启动内核，其中参数pUserEntry 是用户应用程序入口函数， pCpuEntry是CPU初始化入口函数，pBoardEntry是板级资源初始化入口函数，最后的pTraceEntry函数是串口字符串打印入口函数，用于向串口输出信息。

图3-10 板载样例工程主函数

在开发板例程文件中主函数之外的部分，是关于用户应用程序入口函数、线程主函数、用于控制LED闪烁的用户定时器回调函数和按键中断处理函数。整个文件相当清晰，而且配有详细的中文注释，这里就不再重复说明了，有兴趣的朋友可以仔细阅读。

另外，关于Trochili RTOS(飞鸟)系统的配置，是在“tcl.config.h”文件中，用户可以根据需要对系统进行裁剪和重新配置，以适应自己的需求，这个文件也是由一系列宏定义组成，而且注释的非常清楚，可以看到，开发者是非常细心和严谨的。

图3-11 Trochili RTOS(飞鸟)系统的配置文件

最后，可能大家在打开工程样例时，会提示下面信息，这是原来工程是基于GD32F107VC微控制器建立的，需要大家在工程选项中重新选择GD32 Colibri-F207ZE开发板的微控制器GD32F207ZE。

图3-12 工程样例打开是提示错误信息

图3-13 选择GD32F207ZE微控制器

同时需要在在调试器下载FLASH选项中选择GD32F20x，这样才能在下载过程中顺利下载程序。

图3-14 添加flash编程选项

图3-15 Flash Download选项配置

在编译过程中可能会出现“..\..\..\Library\GD32F20x_Firmware_Library\Firmware\CMSIS\core_cm3.h(147): error: #5: cannot open source input file "core_cmInstr.h": No such file or directory”[!--empirenews.page--]，提示找不到core_cmInstr.h头文件，这是需要在C/C++编译选项中添加“C:\Keil_v5\ARM\Pack\ARM\CMSIS\4.5.0\CMSIS\Include“包含目录即可。

图3-16 样例工程编译提示

图3-17 添加core_cmInstr.h头文件包含

由上述测试过程可以看出，GD32 Colibri-F207ZE开发板简单但资源丰富，支持主流IDE，提供标准库开发，搭载丰富的嵌入式实时操作系统Trochili RTOS实例。

四、小结

总之，兆易创新入门级开发板GD32 Colibri-F207ZE，核心微控制器GD32F207ZET6性能卓越，主频120MHz，工作性能可达150DMIPS，可用于工业控制、人机界面、安全支付、车载设备和物联网等市场。板载GD-Link仿真调试器，提供丰富的接口资源，通过转接板兼容arduino接口，可使用更为广泛的外设模块。开发板支持主流开发环境IDE，提供软件库方便快速实现项目开发。配套适用于嵌入式领域的实时操作系统Trochili，开发资源丰富，是专为学生、初学者和发烧友设计的口袋实验室设备。

参考

1、兆易创新(GigaDevice)推出GD32F2系列全新高性能增强型Cortex-M3 MCU：

http://gd32mcu.21ic.com/news/detail/new_id/78

2、GD32 Colibri-F207ZE开发板光盘资料

3、兆易创新网站资料：http://gd32mcu.21ic.com/documents

4、《性能卓越、简单易用——GD32207I-EVAL评测》：/evaluation/MCU/201602/662265.htm

 

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