簡(jiǎn)介

業(yè)界領(lǐng)先的半導(dǎo)體器件供應(yīng)商兆易創(chuàng)新GigaDevice正式推出新一代GD32H7系列超高性能MCU，包含GD32H789/779系列超高性能通用MCU，以及集成EtherCAT從站控制器GD32H78E/77E超高實(shí)時(shí)性系列MCU，該系列產(chǎn)品基于Arm Cortex-M7內(nèi)核，主頻高達(dá)750MHz，配備高速大容量?jī)?nèi)存架構(gòu)及640KB可與CPU同頻運(yùn)行緊耦合內(nèi)存（TCM），實(shí)現(xiàn)了高性能、低動(dòng)態(tài)功耗與高速通信的有機(jī)統(tǒng)一。該系列微控制器可適用伺服控制、變頻驅(qū)動(dòng)、數(shù)字電源、便攜電子產(chǎn)品，智能家居以及消防等領(lǐng)域，樹(shù)立性能新標(biāo)桿，為下一代智能裝備的升級(jí)奠定核心硬件基礎(chǔ)。

性能鐵三角：750MHz內(nèi)核、高速存儲(chǔ)與零等待訪問(wèn)

GD32H78E/77E、GD32H789/779系列MCU均基于性能強(qiáng)悍的Cortex?-M7內(nèi)核，主頻高達(dá)750MHz。該系列芯片擁有超高存儲(chǔ)配置，最高可支持2MB Execution Flash與8MB Storage Flash，并搭載1.2MB的SRAM，更特別配備高達(dá)640KB大容量緊耦合內(nèi)存（TCM），實(shí)現(xiàn)CPU同頻運(yùn)行，指令與數(shù)據(jù)的零等待執(zhí)行。無(wú)論是高實(shí)時(shí)任務(wù)、復(fù)雜算法還是密集型數(shù)據(jù)處理，這一革新架構(gòu)可讓算力持續(xù)釋放，系統(tǒng)響應(yīng)更快、執(zhí)行更穩(wěn)。

靈活存儲(chǔ)與強(qiáng)大擴(kuò)展接口

該系列MCU在外部存儲(chǔ)與擴(kuò)展連接方面展現(xiàn)出高度靈活性，配備2個(gè)OSPI接口支持高達(dá)200MHz時(shí)鐘頻率與雙倍數(shù)據(jù)速率（DTR）模式，可高效直連PSRAM、HyperRAM、NAND Flash及NOR Flash等多種外部存儲(chǔ)器，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)交換。

同時(shí)，GD32H78E/77E、GD32H789/779系列微控制器均集成16/32位EXMC模塊，進(jìn)一步擴(kuò)展了連接能力，可支持直接對(duì)接外部SDRAM與FPGA，不僅大幅提升了系統(tǒng)內(nèi)存容量與數(shù)據(jù)處理帶寬，也為復(fù)雜系統(tǒng)集成與定制化硬件協(xié)同提供了便捷可靠的橋梁。

GD32H78E/77E系列MCU，運(yùn)動(dòng)控制核心芯片

GD32H78E/77E芯片框圖

GD32H78E/77E系列芯片集成了EtherCAT從站控制器，其DC同步周期精度提升至62.5微秒，達(dá)到業(yè)界先進(jìn)水平。該設(shè)計(jì)不僅支持復(fù)雜的多軸聯(lián)動(dòng)與高動(dòng)態(tài)響應(yīng)控制，更能滿足工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等領(lǐng)域?qū)r(shí)序一致性的嚴(yán)苛要求，助力實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體性能的提升。

GD32H78E/77E系列芯片還配備了全面的高性能編碼器接口，可原生支持多摩川（Tamagawa）T-format、HIPERFACE DSL、EnDat 2.2、BiSS-C及尼康（Nikon）A-format等主流工業(yè)編碼器協(xié)議與旋轉(zhuǎn)變壓器（R/D Converter），同時(shí)其通信接口具備CBC保護(hù)機(jī)制。結(jié)合其強(qiáng)大算力內(nèi)核，GD32H78E/77E系列MCU可直接適配各類高端伺服電機(jī)與精密位置傳感器，為伺服驅(qū)動(dòng)器、機(jī)器人關(guān)節(jié)控制器及數(shù)控系統(tǒng)提供了高度集成的一站式解決方案。

GD32H789/779系列MCU，高性能通用芯片

GD32H789/779芯片框圖

GD32H789/779系列芯片不僅為復(fù)雜應(yīng)用構(gòu)建了全功能的通信與交互樞紐，更在模擬性能上實(shí)現(xiàn)突破。其內(nèi)置的14-bit ADC憑借出色的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的有效位數(shù)表現(xiàn)，同時(shí)集成的高性能數(shù)字濾波器模塊(HPDF)，能直接處理外接高精度Sigma-Delta ADC，形成了從芯片內(nèi)置到外接擴(kuò)展的完整高精度解決方案。該系列產(chǎn)品核心外設(shè)資源包括：

• 先進(jìn)多媒體：圖形處理加速器、TFT-LCD接口、數(shù)字?jǐn)z像頭接口

• 高速有線通信：8xU(S)ART、4xI2C、6xSPI、4xI2S

• 先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)與總線：2x10/100Mbps Ethernet、3xCAN-FD

• 高性能模擬系統(tǒng)：2x14-bit ADC（具有優(yōu)異有效位)、1x12-bit ADC、2CHsx12-bit DAC、2xCOMP、1xHPDF(可外接高精度Σ-Δ ADC)

• 高速數(shù)據(jù)接口：1xUSB HS OTG（內(nèi)置PHY）、1xUSB FS（內(nèi)置PHY）、2xSDIO

全方位構(gòu)建安全屏障

兆易創(chuàng)新GD32H78E/77E、GD32H789/779系列MCU構(gòu)建了從硬件到軟件的全棧安全體系，系統(tǒng)性地實(shí)現(xiàn)了安全啟動(dòng)、安全調(diào)試、代碼保護(hù)與安全升級(jí)等核心功能。該體系不僅提供基于安全啟動(dòng)與安全更新（SBSFU）的軟件平臺(tái)，更依托用戶安全存儲(chǔ)區(qū)等硬件機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對(duì)代碼與數(shù)據(jù)的多級(jí)防護(hù)，確保固件升級(jí)、完整性校驗(yàn)、真實(shí)性驗(yàn)證及防回滾檢查全程可靠。

在硬件加密層面，芯片內(nèi)置的CAU模塊支持DES、TDES及AES算法，并具備高效的DMA傳輸能力。HAU模塊則支持SHA-1、SHA-224、SHA-256、MD5及HMAC等多種哈希算法，保障數(shù)據(jù)完整性與身份認(rèn)證安全。此外，該系列芯片還提供EFUSE用于安全存儲(chǔ)系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)，并集成TRNG真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，可生成高質(zhì)量的32位隨機(jī)數(shù)。

該系列MCU集成了全面且高等級(jí)的安全功能，MCU STL獲得德國(guó)萊茵TüV IEC 61508 SC3（SIL 2/SIL 3）功能安全認(rèn)證，全面支持 IEC 60730 Class B等各行業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)，并助力客戶產(chǎn)品從容符合歐盟《網(wǎng)絡(luò)彈性法案》（CRA）等法規(guī)，提升市場(chǎng)準(zhǔn)入效率。

封裝信息與產(chǎn)品獲取

GD32H78E/77E與GD32H789/779系列芯片提供BGA176/100、LQFP176/144/100等5種封裝類型，能夠全面滿足客戶在不同設(shè)備設(shè)計(jì)中的多樣化需求。

GD32H78E/77E、GD32H789/779系列MCU處于市場(chǎng)導(dǎo)入初期，樣品及技術(shù)資源，可通過(guò)兆易創(chuàng)新官網(wǎng)聯(lián)系銷售網(wǎng)點(diǎn)申請(qǐng)，該系列將于2026年6月正式進(jìn)入量產(chǎn)階段。

GD32 MCU硬件Layout設(shè)計(jì)參考

設(shè)計(jì)端電磁干擾防護(hù)設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，開(kāi)發(fā)人員需要考慮到系統(tǒng)哪些位置容易引入靜電等電磁干擾，靜電等電磁干擾可能會(huì)從哪些位置直接或者間接影響相關(guān)IC的引腳。如圖所示，通常PCB板和板之間的連接位置，CAN通訊端口、USB端口、復(fù)位引腳引出端口等均可能會(huì)引入靜電等電磁干擾，若是設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)這些位置預(yù)留相關(guān)的ESD防護(hù)器件，可以有效的節(jié)省開(kāi)發(fā)時(shí)效和增加系統(tǒng)板對(duì)ESD的魯棒性。

靜電等電磁干擾耦合路徑

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中時(shí)，像CAN通訊端口和USB端口等都能考慮到會(huì)有靜電等電磁干擾的影響。但是有些如LCD液晶顯示屏的驅(qū)動(dòng)引腳、Reset復(fù)位引腳或者EN使能引腳和LED流水燈的驅(qū)動(dòng)控制引腳等也比較容易引入靜電等電磁干擾，也需要進(jìn)行電磁干擾防護(hù)設(shè)計(jì)。因?yàn)樽鳛檫@些功能的引腳由于走線比較密集或走線較長(zhǎng)，甚至通過(guò)排線在板子上引出，比較容易互相之間形成串?dāng)_或接收空間輻射進(jìn)來(lái)的靜電等電磁干擾。如圖所示，像作為顯示器驅(qū)動(dòng)的引腳等類似走線密集和較長(zhǎng)的引腳可以考慮在其走線設(shè)計(jì)上預(yù)留有RC濾波、TVS等具有ESD防護(hù)功能的相關(guān)設(shè)計(jì)。

Display 防護(hù)電路

PCB Layout 端電磁干擾防護(hù)設(shè)計(jì)

MCU的每個(gè)電源引腳都應(yīng)該放置至少一個(gè)去耦電容，一方面去耦電容可以穩(wěn)定MCU的電源電壓，即時(shí)供應(yīng)電源電流，保證電源完整性，減小寄生阻抗；另一方面也可以提高信號(hào)完整性，抑制電磁噪聲。去耦電容可以抑制 MCU 附近電源和 GND 的噪聲產(chǎn)生的高頻電流，同時(shí)去耦電容也可以抑制MCU內(nèi)部因?yàn)镃MOS開(kāi)關(guān)器件等產(chǎn)生的高頻電流，防止噪聲沿電源線傳到更遠(yuǎn)的地方。經(jīng)過(guò)去耦電容的電流環(huán)路越小，產(chǎn)生的噪聲量就越小，信號(hào)質(zhì)量也會(huì)得到改善。因此，去耦電容應(yīng)盡量靠近IC放置。

好的MCU電源去耦電容組合和Layout設(shè)計(jì)不僅可以增強(qiáng)MCU的信號(hào)質(zhì)量，也可以保證其對(duì)外界干擾的抵抗能力。去耦電容的注意事項(xiàng)如下所示。

• 推薦去耦電容組合。如圖所示，建議在 GD MCU 的 VDD / VBAT電源域每個(gè)引腳上面并4.7uF+N*100nF，VDDA電源域每個(gè)引腳并1uF+10nF；

• 去耦電容擺放應(yīng)該離MCU越近越好，保證阻抗最低和環(huán)路最小的電流回流路徑。當(dāng)有多個(gè)去耦電容時(shí)，容值越小的電容離MCU越近，通常10nF最靠近MCU引腳，其次為100nF，4.7uF最靠外；

• 保證電源電流先流向電容，然后再流向MCU。如果電源引腳和GND引腳的相聚較遠(yuǎn)，建議將電容擺放在靠近GND引腳位置，因?yàn)樾盘?hào)一般是以GND作為參考；

• 每個(gè)電容都應(yīng)該有各自的過(guò)孔，嚴(yán)禁多個(gè)電容共用一個(gè)過(guò)孔。去耦電容與MCU引腳之間的走線應(yīng)盡可能寬且短，以降低去耦電容與MCU電源引腳之間的阻抗。電源網(wǎng)絡(luò)與去耦電容之間的走線應(yīng)盡量窄和長(zhǎng)，抑或使用VIA隔開(kāi)，以提供高阻抗應(yīng)對(duì)潛在的電源噪聲和紋波。