RISCV学习（4）GD32VF103 MCU芯片学习

笔者有空学习了GD32的RSICV芯片，故来总结一下。

GD32 RISCV芯片系列

GD：GidaDeivce，兆易创新，生产的MCU的内核架构系列如下图所述，主要是ARM架构的，Cortex-M23、M3、M4、M33以及M7，然后也涉及到了RISC-V架构的，笔者今天就来聊一下RISCV架构的MCU产品。

GD32的RISC-V的芯片类型主要有以下几种：

特点如下：
GD32VF103系列MCU采用了全新的基于开源指令集架构RISC-V的Bumblebee处理器内核，是兆易创新(Gigadevice)携手中国领先的RISC-V处理器内核IP和解决方案厂商芯来科技(Nuclei System Technology)，面向物联网及其它超低功耗场景应用自主联合开发的一款商用RISC-V处理器内核。

• GD32VF103系列RISC-V MCU提供了108MHz的运算主频，
• 16KB到128KB的片上闪存和6KB到32KB的SRAM缓存，
• gFlash®专利技术支持内核访问闪存高速零等待。
• Bumblebee内核还内置了单周期硬件乘法器、硬件除法器和加速单元应对高级运算和数据处理的挑战。

GD32 RISCV VF103芯片

来具体看一下VF103 芯片的一些特点：RISC-V处理器适用于低能耗、小面积的嵌入式应用，具有简单的动态分支预测、指令预取缓冲区 和 本 地 内 存 等 多 种 高 效 微 架 构 特 点 。它支持32个通用寄存器(GPRs)和用于性能/面积权衡的快速乘法器：

•  RISC-V兼容小端RV32 IMAC（32 GPRS） ；
•  可配置的2级管道，针对低门数和高频率进行了优化；
• 机器（M）和用户（U）权限级别支持；
•  支持单周期硬件乘法器和多周期硬件除法器；
•  硬件支持加载/存储未对齐；
•  硬件支持原子指令；
•  支持不可屏蔽中断（NMI） ；
•  动态分支预测和指令预取缓冲器用于加速控制代码；
•  目前最先进的微架构设计以权衡面积和性能要求；
•  支持WFI（等待中断） ；
•  WFE（等待事件）支持；
•  中断优先级可配置/可编程；
•  适用于实时性能的增强矢量中断处理；
• 支持中断优先抢占；
•  支持咬尾中断；
•  标准4线JTAG调试端口；
•  支持交互式调试功能；
•  支持4个硬件断点触发器
  具体架构如下图：
  
  ICode和DCode用来访问Flash的数据，系统总线通过AHB矩阵访问，SRAM、AHB、APB1和APB2总线。
• DMA可以通过AHB矩阵访问memory，可以做内存拷贝。
• AHB挂载一些高速外设：FMC、USB_FS、CRC以及RCU
• APB2挂载一些次高速外设：GPIO、USART0，SPI0、Timer0，EXIT以及ADC0和1
• APB1挂载一些低俗外设：USART1和2，UART2和UART3，CAN0/1、RTC、TIMER1-6等等
• ECLIC：中断控制器，外设的中断可以到这里。

memory map位置：与GD32其他系列类似：

• Flash位置：0x08000000
• SRAM位置：0x20000000
• 外设地址：0x40000000开始
  
  
  启动boot设置也一样：
  
  接着有两个地址可以读一些Flash以及Device id的信息。
• 0x1FFF F7E0：Flash以及SRAM大小
• 0x1FFF F7E8：device ID信息（96位）
  
  Flash通过FMC去操作，从上图的架构图也可以看出，主要写和擦，读可以直接通过memory map的方式，以1KB为一个page。
  
  接着介绍一下时钟：与GD32其他芯片类似，与STM32的时钟图也类似，这列不多介绍。
  

GD32 RISCV VF103中断机制

这个中断机制属于芯片架构内部的部分，需要介绍一下。采用ECLIC中断模式，改进型内核中断控制器（Enhanced Core Local Interrupt
Controller， ECLIC）。

中断类型：

其支持外部中断和内部中断。

• 外部中断主要是外设比如UART、Timer的一些中断。
• 内部中断主要是软件中断以及定时器中断。
  

中断屏蔽、中断级别、 优先级与仲裁

根据中断级别（Level）和中断优先级（Priority）进行确定。，两种级别的位数可以通过先关的寄存器确定。

• 中断级别（level）决定了中断是否可以嵌套，
• 中断优先级（priority）以及中断ID 会进行中断裁决，不参与中断嵌套的抉择。
• 中断阈值也可以设置。裁决出的中断高于阈值才会被CPU响应。
• 前提条件是，中断被使能，且中断已经产生了，才可以参与裁决。

中断ID编码如下：

中断处理模式

支持向量模式以及非向量模式。

• 向量模式：中断向量表，CPU根据中断ID和偏移直接 去中断向量基地址去拿地址，然后跳到中断地址（即中断函数）去执行。主要需要加关键字__attribute__（（interrupt））），编译器可以加一些上下文保护。
• 非向量模式：即不是直接跳到中断函数地址，而是跳到统一的函数入口，然后再跳到对应的中断函数。

向量模式下的处理流程：

如果需要处理中断嵌套，则需要在中断开始加入处理，因为进入中断前，全局中断已经关闭。

中断向量模式的设置，通过clicintattr[i]的比特域

//sets vector-mode or non-vector mode 
void eclic_set_vmode(unsigned int source) {
   
  //read the current attr 
  unsigned char old_intattr = eclic_get_intattr(source);
      // Keep other bits unchanged and only set the LSB bit
  unsigned char new_intattr = (old_intattr | 0x1); 

  eclic_set_intattr(source,new_intattr);
}

void eclic_set_nonvmode(unsigned int source) {
   
  //read the current attr