說起MCU，ST（意法半導體）的STM32單片機十幾年來已經銷售了幾十億顆，在國內幾乎占有50%的市場，會使用STM32單片機也基本成為電子工程師的標配職業技能，然而2018年下半年的供貨緊張，以及中興事件，給我們硬件工程師敲了敲警鐘，假如有一天我們必須替換下STM32單片機，國產芯有哪些是可以替代的呢？

北京兆易創新-GD32系列 GD32作為中國32位通用MCU領域的主流之選，以累計超過2億顆的出貨數量、超過1萬的用戶數量、20個系列300余款產品型號選擇的廣闊應用覆蓋率穩居市場前列。GD32使用的是Cortex-M3內核，型號做到了與STM32相同型號的全兼容，方便替換，主頻頻率更高。

GD32F103是GD早期的產品，GD32E103和GD32F303是對GD32F103的升級和優化，所以4者是兼容的，雖然內核不同，但是通用外設幾乎很少涉及到內核部分，在時間急迫的情況下可以使用ST的庫開發。

一、相同點

1）外圍引腳PIN TO PIN兼容，每個引腳上的復用功能也完全相同。

2）芯片內部寄存器、外部IP寄存器地址和邏輯地址完全相同，但是有些寄存器默認值不同，有些外設模塊的設計時序上和STM32有差異，這點差異主要體現在軟件上修改，詳情見下文。

3）編譯工具：完全相同例如：KEIL 、IAR

4）型號命名方式完全相同，所以替代只需找尾綴相同的型號即可，例如：STM32F103C8T6 與 GD32E103C8T6。

5）仿真工具：JLINK GDLINK

二、外圍硬件區別

三、硬件替換需要注意的地方

從上面的介紹中，我們可以看出，GD32F30/E103系列和STM32F103系列是兼容的，但也需要一些注意的地方。

1）BOOT0必須接10K下拉或接GND，ST可懸空，這點很重要。

2）RC復位電路必須要有，否則MCU可能不能正常工作，ST的有時候可以不要。

3）有時候發現用仿真器連接不上。因為GD的swd接口驅動能力比ST弱，可以有如下幾種方式解決：

a、線盡可能短一些；

b、降低SWD通訊速率；

c、SWDIO接10k上拉，SWCLK接10k下拉。

4）使用電池供電等，注意GD的工作電壓，例如跌落到2.0V~2.6V區間，ST還能工作，GD可能無法啟動或工作異常。

四、使用ST標準庫開發需要修改的地方

1）GD對時序要求嚴格，配置外設需要先打開時鐘，在進行外設配置，否則可能導致外設無法配置成功；ST的可以先配置在開時鐘。

2）修改外部晶振起振超時時間，不用外部晶振可跳過這步。

原因：GD與ST的啟動時間存在差異，為了讓GD MCU更準確復位。

修改：

將宏定義：#define HSE_STARTUP_TIMEOUT （（uint16_t）0x0500）修改為：#define HSE_STARTUP_TIMEOUT （（uint16_t）0xFFFF）

3）GD32F10X flash取值零等待，而ST需要2個等待周期，因此，一些精確延時或者模擬IIC或SPI的代碼可能需要修改。

原因：GD32采用專利技術提高了相同工作頻率下的代碼執行速度。

修改：如果使用for或while循環做精確定時的，定時會由于代碼執行速度加快而使循環的時間變短，因此需要仿真重新計算設計延時。使用Timer定時器無影響。

4）在代碼中設置讀保護，如果使用外部工具讀保護比如JFLASH或脫機燒錄器設置，可跳過此步驟。

在寫完KEY序列后，需要讀該位確認key已生效，修改如下：

總共需要修改如下四個函數：

FLASH_Status FLASH_EraseOptionBytes（void）;FLASH_Status FLASH_ProgramOptionByteData（uint32_t Address， uint8_t Data）;uint32_t FLASH_GetWriteProtectionOptionByte（void）;FlagStatus FLASH_GetReadOutProtectionStatus（void）;

5）GD與ST在flash的Erase和Program時間上有差異，修改如下：

6）需求flash大于256K注意，小于256K可以忽略這項。

與ST不同，GD的flash存在分區的概念，前256K，CPU執行指令零等待，稱code區，此范圍外稱為dataZ區。兩者在擦寫操作上沒有區別，但在讀操作時間上存在較大差別，code區代碼取值零等待，data區執行代碼有較大延遲，代碼執行效率比code區慢一個數量級，因此data區通常不建議運行對實時性要求高的代碼，為解決這個問題，可以使用分散加載的方法，比如把初始化代碼，圖片代碼等放到data區。

總結：至此，經過以上修改，在不使用USB和網絡能復雜協議的代碼，就可以使用ST的代碼操作了。

上海靈動微電子-MM32系列 MM32系列基于ARM Cortex-M0及Cortex-M3 內核，產品包括：針對通用高性能市場的MM32F系列，針對超低功耗及安全應用的MM32L系列，具有多種無線連接功能的MM32W系列，電機驅動及控制專用的MM32SPIN系列，以及OTP型的MM32P系列等，同樣的管腳、型號等與ST全兼容，替換成本非常低。

華大半導體-HC32系列 有國企背景的HC32系列基于ARM Cortex-M0+及Cortex-M4內核，產品包括超低功耗應用的HC32L系列和針對電機應用市場的HC32M系列，針對通用市場的高性價比HC32F系列，與ST同型號產品管腳兼容，可以直接替換。

中科芯（CETC）

中科芯的32位MCU產品可批量替換STM32的F103、F030、F031和F051等系列。基于ARM架構覆蓋Cortex-M0、M3、M4內核八大系列產品，硬件引腳與STM32 P2P兼容，軟件采用寄存器級兼容設計，對于已經使用ST系列MCU開發完成的程序，HEX文件可直接燒錄到中科芯對應型號的MCU中即可運行，無需過多改動。

雅特力（Artery）

雅特力的AT32F403A/F407/ F413/ F415/F421系列，可批量替換STM32的F030、F303、F103、F107、F072、F401和F411等系列，其產品硬件引腳與STM32 P2P兼容，軟件高度兼容，由于內核、SRAM、外設等性能相比STM32大幅度提升，AT32可一顆取代多顆STM32，另外還獨有安全性&二次開發功能： security Lib，更寬的工作溫度：-40~105度。

中微股份（CMSemicon）

中微股份的高性能低功耗高集成全領域的MCU，可批量替換STM32F030/031系列、STM32G030/031系列和STM32L031/051系列。

航順（Hangshun）

航順已量產基于ARM Cortex-M0及Cortex-M3 內核的MCU產品包括：通用高性能市場的HK32F103家族，HK32F030/031/03X家族，存儲器EEPROM家族。2019年即將推出的超低功耗7nA及安全應用的HK32L家族以及具有多種無線連接功能的HK32W/B家族，以滿足客戶多元化需求。 國產芯任重道遠 國產芯片在國內MCU市場的占有率在2%左右，市場非常低，還有很大的進步空間。以GD32為代表的國內芯片廠商的崛起勢必沖擊ST，但是我們也必須看到與ST之間的差距，產品線不完整，產品性能以及穩定性還不能完全與其匹敵，未來5年能搶下多少份額，我們拭目以待。