GD32F103C8T6引脚图及功能详述

GD32F103C8T6是一款基于ARM Cortex-M3内核的32位微控制器，由兆易创新（GigaDevice）推出。它凭借其高性能、丰富的外设、低功耗以及良好的性价比，在工业控制、消费电子、医疗设备、物联网等众多领域得到了广泛应用。理解其引脚分布与功能是进行硬件设计和软件开发的基础。本文将详细介绍GD32F103C8T6的引脚图，并对每个引脚的功能进行深入解析，旨在为工程师和爱好者提供一份全面而详尽的参考。

GD32F103C8T6概述

GD32F103C8T6隶属于GD32F1系列，该系列芯片具有出色的处理能力和丰富的外设资源。具体到C8T6型号，它通常指LQFP48封装，拥有64KB的Flash存储器和20KB的SRAM。其工作频率最高可达108MHz，支持多种低功耗模式，有助于延长电池供电产品的续航时间。芯片内部集成了多种通用外设，如定时器、SPI、I2C、USART、ADC、DAC以及USB等，这些外设使得GD32F103C8T6能够灵活应对各种复杂应用场景的需求。此外，该芯片还支持SWD（串行线调试）接口，方便开发者进行程序烧录与调试。

GD32F103C8T6引脚图详解

GD32F103C8T6采用LQFP48封装，共有48个引脚。以下将逐一介绍其主要引脚组及其功能。

电源与接地引脚

正确的供电是芯片稳定工作的基石。GD32F103C8T6有专门的电源和接地引脚，用于为芯片提供工作电压并建立参考电位。

• VDD (Power Supply for Digital Circuit): 数字电路电源输入引脚。GD32F103C8T6的工作电压范围通常为2.0V至3.6V。在实际应用中，通常会连接到3.3V电源。此引脚需要连接去耦电容，以滤除电源噪声，确保供电稳定。

• VSS (Ground for Digital Circuit): 数字电路接地引脚。此引脚应连接到系统的公共地。良好的接地设计对于抑制噪声和提高系统稳定性至关重要。

• VDDA (Power Supply for Analog Circuit): 模拟电路电源输入引脚。此引脚专为芯片内部的模拟部分供电，例如ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器）。为了保证模拟电路的精度，VDDA通常需要通过独立的电源滤波网络（例如RC或LC滤波器）连接到VDD，或者直接连接到经过低噪声处理的3.3V电源。

• VSSA (Ground for Analog Circuit): 模拟电路接地引脚。此引脚应连接到模拟地。在PCB布局时，模拟地和数字地通常会采用星形接地或单点接地的方式连接，以避免数字噪声对模拟信号的干扰。

• VBAT (Backup Power Supply): 备用电源输入引脚。此引脚用于给芯片内部的RTC（实时时钟）和备份寄存器供电，即使主电源断开，这些模块也能继续工作。VBAT通常连接到一个纽扣电池（如CR2032）或者一个超级电容，以确保RTC在主电源失电时仍能保持时间信息。如果不需要RTC或备份寄存器功能，此引脚可以连接到VDD。

时钟引脚

时钟是微控制器运行的“心跳”，它决定了芯片的运行速度和各个外设的工作节奏。GD32F103C8T6支持多种时钟源。

• OSC_IN / PC14 (Oscillator Input): 外部高速时钟输入引脚。通常连接外部晶体振荡器的高频输入端。GD32F103C8T6支持4MHz至16MHz的外部高速晶振。

• OSC_OUT / PC15 (Oscillator Output): 外部高速时钟输出引脚。通常连接外部晶体振荡器的高频输出端。这两个引脚与外部晶振和负载电容共同构成一个谐振回路，产生稳定的高速时钟信号（HSE）。

• PC13 (Tamper-RTC / OSC32_IN): 兼具备用功能与低速时钟输入引脚。该引脚可以作为外部低速晶体振荡器的输入（32.768KHz），为RTC提供时钟源。同时，它还可以作为篡改检测输入（Tamper Detection），在某些安全应用中用于检测外部入侵。

复位引脚

复位引脚用于将芯片恢复到初始状态，通常在系统上电或出现故障时使用。

• NRST (Reset Input/Output): 外部复位引脚。这是一个双向引脚，既可以作为外部复位信号的输入，也可以在内部复位发生时输出复位信号。通常，此引脚连接一个上拉电阻和一个电容到地，形成RC复位电路，以确保上电复位时的稳定性。当此引脚被拉低时，芯片将进入复位状态。

程序下载与调试引脚

GD32F103C8T6支持SWD（串行线调试）接口，这使得程序的下载和调试变得非常方便。

• PA13 (SWDIO / JTMS): SWD数据输入/输出引脚，同时也是JTAG的TMS（测试模式选择）引脚。在SWD模式下，此引脚用于传输调试数据。

• PA14 (SWCLK / JTCK): SWD时钟输入引脚，同时也是JTAG的TCK（测试时钟）引脚。在SWD模式下，此引脚提供调试时钟。

• PA15 (JTDI): JTAG的TDI（测试数据输入）引脚。

• PB3 (JTDO): JTAG的TDO（测试数据输出）引脚。

• PB4 (JTRST): JTAG的TRST（测试复位）引脚。

对于GD32F103C8T6，通常推荐使用SWD接口进行程序下载和调试，因为它只需要两根线（SWDIO和SWCLK），比JTAG更节省引脚。在芯片上电时，可以通过BOOT引脚的设置来选择启动模式（如从Flash启动、从系统存储器启动或从SRAM启动），从而进行程序下载。

通用输入/输出（GPIO）引脚

GPIO引脚是微控制器最常用的功能之一，它们可以被配置为输入或输出，用于与外部设备进行数据交互。GD32F103C8T6的GPIO引脚具有多种工作模式，包括浮空输入、上拉输入、下拉输入、开漏输出和推挽输出。此外，许多GPIO引脚还具有复用功能，可以作为特定外设的输入/输出。

GD32F103C8T6的GPIO引脚分布在GPIOA、GPIOB和GPIOC三个端口上。以下列出部分常用GPIO引脚及其可能的复用功能：

• PA0 - PA15: GPIOA组的引脚，共16个。

• PA0 (WKUP/ADC12_IN0/USART2_CTS/ETH_MII_CRS): 唤醒引脚，可用于从低功耗模式唤醒芯片。同时也是ADC输入、USART2的CTS（清空发送）引脚以及以太网MAC的CRS（载波监听）引脚。

• PA1 (ADC12_IN1/USART2_RTS/ETH_MII_RX_CLK): ADC输入、USART2的RTS（请求发送）引脚以及以太网MAC的RX_CLK（接收时钟）引脚。

• PA2 (ADC12_IN2/USART2_TX/ETH_MII_TXD0): ADC输入、USART2的发送引脚以及以太网MAC的TXD0（发送数据）引脚。

• PA3 (ADC12_IN3/USART2_RX/ETH_MII_TXD1): ADC输入、USART2的接收引脚以及以太网MAC的TXD1（发送数据）引脚。

• PA4 (ADC12_IN4/DAC_OUT1/SPI1_NSS): ADC输入、DAC的输出1引脚以及SPI1的片选引脚。

• PA5 (ADC12_IN5/SPI1_SCK): ADC输入以及SPI1的时钟引脚。

• PA6 (ADC12_IN6/SPI1_MISO/TIM3_CH1): ADC输入、SPI1的MISO（主入从出）引脚以及定时器3的通道1。

• PA7 (ADC12_IN7/SPI1_MOSI/TIM3_CH2): ADC输入、SPI1的MOSI（主出从入）引脚以及定时器3的通道2。

• PA8 (USART1_CK/TIM1_CH1/MCO/USB_SOF): USART1的时钟引脚、定时器1的通道1、微控制器时钟输出（MCO）以及USB的帧起始信号。

• PA9 (USART1_TX/TIM1_CH2/USB_VBUS): USART1的发送引脚、定时器1的通道2以及USB的VBUS检测引脚。

• PA10 (USART1_RX/TIM1_CH3/USB_ID): USART1的接收引脚、定时器1的通道3以及USB的ID引脚。

• PA11 (USB_DM/CAN_RX/TIM1_CH4): USB的差分数据线负端、CAN总线的接收引脚以及定时器1的通道4。

• PA12 (USB_DP/CAN_TX/TIM1_ETR): USB的差分数据线正端、CAN总线的发送引脚以及定时器1的外部触发输入。

• PB0 - PB15: GPIOB组的引脚，共16个。

• PB0 (ADC12_IN8/TIM3_CH3/TIM1_CH2N): ADC输入、定时器3的通道3以及定时器1的互补输出通道2N。

• PB1 (ADC12_IN9/TIM3_CH4/TIM1_CH3N): ADC输入、定时器3的通道4以及定时器1的互补输出通道3N。

• PB2 (BOOT1): 启动模式选择引脚。

• PB3 (JTDO/TRST/SPI1_SCK): JTAG的TDO引脚、JTAG的TRST引脚以及SPI1的时钟引脚（可重映射）。

• PB4 (NJTRST/SPI1_MISO): JTAG的NJTRST（非JTAG复位）引脚以及SPI1的MISO引脚（可重映射）。

• PB5 (SPI1_MOSI/I2C1_SMBA): SPI1的MOSI引脚（可重映射）以及I2C1的SMBus告警引脚。

• PB6 (I2C1_SCL/TIM4_CH1): I2C1的SCL（时钟）引脚以及定时器4的通道1。

• PB7 (I2C1_SDA/TIM4_CH2): I2C1的SDA（数据）引脚以及定时器4的通道2。

• PB8 (CAN_RX/I2C1_SCL/TIM4_CH3): CAN总线的接收引脚（可重映射）、I2C1的SCL引脚（可重映射）以及定时器4的通道3。

• PB9 (CAN_TX/I2C1_SDA/TIM4_CH4): CAN总线的发送引脚（可重映射）、I2C1的SDA引脚（可重映射）以及定时器4的通道4。

• PB10 (USART3_TX/I2C2_SCL/SPI2_SCK): USART3的发送引脚、I2C2的SCL引脚以及SPI2的时钟引脚。

• PB11 (USART3_RX/I2C2_SDA/SPI2_MISO): USART3的接收引脚、I2C2的SDA引脚以及SPI2的MISO引脚。

• PB12 (SPI2_NSS/I2C2_SMBA/USB_OTG_FS_ID/TIM1_ETR): SPI2的片选引脚、I2C2的SMBus告警引脚、USB OTG全速模式的ID引脚以及定时器1的外部触发输入。

• PB13 (SPI2_SCK/USART3_CTS/USB_OTG_FS_VBUS): SPI2的时钟引脚、USART3的CTS引脚以及USB OTG全速模式的VBUS检测引脚。

• PB14 (SPI2_MISO/USART3_RTS/TIM1_CH2N): SPI2的MISO引脚、USART3的RTS引脚以及定时器1的互补输出通道2N。

• PB15 (SPI2_MOSI/TIM1_CH3N): SPI2的MOSI引脚以及定时器1的互补输出通道3N。

• PC0 - PC15: GPIOC组的引脚，共16个。由于GD32F103C8T6是LQFP48封装，并非所有PC引脚都引出。通常PC13、PC14、PC15等引脚会被引出，它们在前面时钟引脚部分已经提及。其余PC引脚（如PC0-PC12）若在特定封装下引出，则可作为通用GPIO使用，或具有其他外设复用功能。

在实际使用中，需要查阅GD32F103系列数据手册，根据具体需求选择合适的引脚作为GPIO或配置为特定外设功能。GPIO的配置包括输入/输出模式、速度、上下拉电阻等，这些都需要通过寄存器设置来实现。

模拟功能引脚

GD32F103C8T6内置了ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器），用于处理模拟信号。

• ADC输入引脚: GD32F103C8T6具有多个ADC通道，可以对外部模拟电压进行采样和转换。例如：

• PA0, PA1, PA2, PA3, PA4, PA5, PA6, PA7: 可作为ADC1或ADC2的输入通道。

• PB0, PB1: 可作为ADC1或ADC2的输入通道。 这些引脚在作为ADC输入时，应避免连接大的数字信号或强干扰源，以保证转换精度。

• DAC输出引脚: GD32F103C8T6通常带有一个或两个DAC通道，用于将数字量转换为模拟电压输出。

• PA4 (DAC_OUT1): DAC的输出1引脚。

• PA5 (DAC_OUT2): DAC的输出2引脚（如果芯片支持双DAC）。 DAC输出引脚通常用于生成模拟波形、控制模拟设备等。

通信接口引脚

GD32F103C8T6集成了多种串行通信接口，方便与外部设备进行数据交换。

• USART (通用同步/异步收发器) 引脚: 用于串行通信，支持异步和同步模式，可用于UART、LIN、IrDA等协议。

• PB10 (TX): 发送数据。

• PB11 (RX): 接收数据。

• PA2 (TX): 发送数据。

• PA3 (RX): 接收数据。

• PA9 (TX): 发送数据。

• PA10 (RX): 接收数据。

• PA8 (CK): 同步模式下的时钟。

• USART1:

• USART2:

• USART3:

• SPI (串行外设接口) 引脚: 用于高速同步串行通信，常用于连接Flash存储器、传感器、LCD等。

• PB12 (NSS): 片选。

• PB13 (SCK): 时钟。

• PB14 (MISO): 主入从出。

• PB15 (MOSI): 主出从入。

• PA4 (NSS): 片选。

• PA5 (SCK): 时钟。

• PA6 (MISO): 主入从出。

• PA7 (MOSI): 主出从入。

• 重映射引脚: PB3 (SCK), PB4 (MISO), PB5 (MOSI)。

• SPI1:

• SPI2:

• I2C (集成电路互联) 引脚: 适用于低速、短距离的串行通信，常用于连接EEPROM、传感器、实时时钟等。

• PB10 (SCL): 时钟线。

• PB11 (SDA): 数据线。

• PB6 (SCL): 时钟线。

• PB7 (SDA): 数据线。

• 重映射引脚: PB8 (SCL), PB9 (SDA)。

• I2C1:

• I2C2:

• CAN (控制器局域网络) 引脚: 用于工业控制和汽车电子领域，支持高速、可靠的数据传输。

• PA11 (RX): 接收数据。

• PA12 (TX): 发送数据。

• 重映射引脚: PB8 (RX), PB9 (TX)。

• CAN:

• USB (通用串行总线) 引脚: 支持USB 2.0全速设备模式，可用于与PC进行数据通信。

• PA11 (DM): 差分数据线负端。

• PA12 (DP): 差分数据线正端。

• PA9 (VBUS): VBUS检测。

• PA10 (ID): ID引脚（在OTG模式下使用）。

定时器引脚

GD32F103C8T6内置多个通用定时器、高级控制定时器和基本定时器，它们可以用于PWM输出、输入捕获、输出比较、计时等功能。

• TIM1 (高级控制定时器): 通常用于电机控制等高精度应用。

• PA8 (CH1), PA9 (CH2), PA10 (CH3), PA11 (CH4): 定时器通道输出。

• PB0 (CH2N), PB1 (CH3N), PB14 (CH2N), PB15 (CH3N): 互补输出通道。

• PA12 (ETR), PB12 (ETR): 外部触发输入。

• TIM2, TIM3, TIM4 (通用定时器): 可用于PWM生成、输入捕获、输出比较等。

• TIM2: PA0, PA1, PA2, PA3。

• TIM3: PA6, PA7, PB0, PB1。

• TIM4: PB6, PB7, PB8, PB9。 具体通道和引脚的对应关系需要查阅数据手册。

引脚功能复用与重映射

GD32F103C8T6的许多引脚都具有复用功能（Alternate Function），这意味着同一个物理引脚可以根据配置承担不同的功能，例如既可以作为GPIO，也可以作为USART的TX引脚。这种设计大大提高了引脚的利用率。

除了复用功能，GD32F103C8T6还支持引脚重映射（Remap）。重映射功能允许用户将某些外设的引脚分配到不同的物理引脚组上，从而在PCB布局时提供更大的灵活性，避免引脚冲突。例如，SPI1的引脚默认在GPIOA，但通过重映射，可以将其移到GPIOB。这在设计复杂电路时尤其有用，可以优化走线，简化PCB布局。

在开发过程中，需要通过配置相应的寄存器来选择引脚的功能和是否进行重映射。通常，在初始化外设时，第一步就是配置相关GPIO引脚为正确的复用功能模式。

启动模式（BOOT模式）选择

GD32F103C8T6有专门的引脚用于选择启动模式，这对于程序的烧录和运行至关重要。

• BOOT0 (PB2): 启动模式选择引脚0。

• BOOT1 (在GD32F103C8T6中通常为GND或VDD，或无此引脚，具体取决于芯片型号和封装): 启动模式选择引脚1。

对于GD32F103C8T6，主要通过BOOT0引脚的电平状态来选择启动方式：

• BOOT0 = 0 (GND): 从用户Flash存储器启动。这是最常用的模式，芯片上电后将从用户编写的程序开始执行。

• BOOT0 = 1 (VDD): 从系统存储器启动（Bootloader）。在这种模式下，芯片将运行内置的Bootloader程序，通常用于通过串口（如USART1）下载程序到Flash中。

• **BOOT1 (PB2) 配合 BOOT0 (PB2) 的配置，可以实现从SRAM启动（调试时常用）或从Flash启动等不同模式。需要查阅GD32F103系列数据手册确认C8T6具体型号的BOOT引脚配置组合。一般来说，C8T6仅使用BOOT0引脚即可进行模式选择，BOOT1引脚通常固定为低电平。

在进行程序下载时，通常会将BOOT0拉高，通过串口工具或专用的烧录器将程序写入Flash。程序烧录完成后，再将BOOT0拉低，芯片即可正常从Flash启动用户程序。

设计注意事项

在基于GD32F103C8T6进行硬件设计时，除了理解引脚功能，还需要注意以下几点：

1. 电源去耦: VDD和VDDA引脚附近应放置多个不同容量的去耦电容（例如100nF和10uF），以滤除高频和低频噪声，保证电源纯净。

2. 晶振布局: 外部晶振（高速和低速）应尽量靠近芯片的时钟引脚，且周围区域应避免走数字信号线，以减少干扰。晶振和负载电容的参数应符合数据手册推荐值。

3. GPIO保护: 未使用的GPIO引脚建议配置为浮空输入或带有上下拉电阻的输入，以避免外部干扰或功耗增加。对于对外引出的GPIO，建议增加ESD保护器件。

4. 引脚驱动能力: 在驱动大电流负载时，需要考虑GPIO的驱动能力。如果需要驱动继电器、大功率LED等，应通过外部驱动电路（如MOSFET、达林顿管等）进行隔离和放大。

5. 地线规划: 模拟地和数字地应进行合理的分区和连接，尽量采用星形接地或单点接地，以减少地线噪声耦合。

6. 调试接口: 预留SWD调试接口，方便开发和调试。通常只需SWDIO、SWCLK、NRST、VDD和GND五个引脚。

7. BOOT引脚处理: 生产板上，BOOT0引脚通常连接一个跳线帽或一个电阻到地，方便在烧录时将其拉高到VDD，烧录完成后再恢复到接地状态。

8. 热设计: 虽然LQFP48封装的GD32F103C8T6功耗不高，但在高温或高负载环境下，仍需考虑散热，确保芯片在推荐的工作温度范围内。

9. 查阅最新数据手册: 随着芯片的不断迭代和更新，引脚功能和电气特性可能会有细微调整。因此，在项目开发前务必查阅兆易创新官方发布的最新GD32F103系列数据手册和参考手册，以获取最准确的信息。

总结

GD32F103C8T6作为一款功能强大且应用广泛的32位微控制器，其引脚的详细理解是成功进行产品开发的关键。本文从电源、时钟、复位、调试、通用GPIO、模拟功能、通信接口以及定时器等多个维度，对GD32F103C8T6的引脚图及其复用功能进行了详尽的阐述。通过深入了解每个引脚的作用和配置方法，开发者能够更有效地进行硬件设计，合理利用芯片资源，优化系统性能。在实际应用中，结合兆易创新提供的开发工具链和软件库，GD32F103C8T6无疑能为各类嵌入式系统提供稳定可靠的核心支持。掌握这些基础知识，将为您的GD32F103C8T6项目保驾护航。