兆易創新大膽啟用雙賽道策略，率先實現RISC-V通用MCU商用落地

單祥茹

在中國高性能通用微控制器領域處于領跑地位的兆易創新（GigaDevice）公司，近日大膽開啟CPU雙軌道發展策略，在行業內率先將開源指令集架構RISC-V引入到通用微控制器領域，正式推出全球首個基于RISC-V內核的GD32V系列32位通用MCU產品——GD32VF103系列，提供從芯片到程序代碼庫、開發套件、設計方案等完整工具鏈支持并持續打造RISC-V開發生態。

CPU芯片和操作系統是網信領域最基礎的核心技術，中國在這方面常被比作“缺芯少魂”。然而，芯片設計門檻極高，只有少數企業能夠承受中高端芯片的研發成本。誕生于2010年的RISC-V，是一個基于精簡指令集原則的開源指令集架構（ISA），用戶可自由免費地使用它進行CPU設計和開發，并添加自有指令集進行拓展，因此，極大地降低了處理器芯片的IP成本。近些年，有眾多企業相繼宣布推出了RISC-V指令集微處理器產品規劃，兆易創新是業內第一個可實現產品批量供貨的企業。隨著GD32VF103系列等開源芯片的落地商用，不僅壯大了兆易創新國產CPU的產品陣營，按照中國工程院院士倪光南的話說，未來更有可能改變現有市場技術規則，從而在CPU領域形成Intel、arm、RISC-V三分天下的格局。

采用全面優化的RISC-V處理器內核

GD32VF103系列MCU采用全新的基于開源指令集架構RISC-V的Bumblebee處理器內核，是兆易創新攜手國內RISC-V處理器內核IP和解決方案廠商芯來科技（Nuclei System Technology）面向物聯網及其它超低功耗場景應用自主聯合開發的一款商用RISC-V處理器內核。

Bumblebee內核采用32位RISC-V開源指令集架構并支持定制化指令，同時優化了中斷處理機制。不僅配備了64位寬的實時計時器、可以產生RISC-V標準定義的計時器中斷，還支持數十個外部中斷源，具有16個中斷級別和優先級，并支持中斷嵌套和快速向量中斷處理機制。低功耗管理可以支持兩級休眠模式。內核支持標準JTAG接口及RISC-V調試標準，適用于硬件斷點和交互式調試。Bumblebee內核也支持RISC一標準的編譯工具鏈，以及Linux/Windows圖形化集成開發環境。

Bumblebee內核還設計了二級變長流水線微架構，配備精簡的指令預取單元和動態分支預側器，并融入多種低功耗設計方法。能夠以二級流水線的代價，達到傳統架構三級流水線的性能和頻率，實現了一流的能效比與成本優勢。因此，GD32VF103系列MCU在最高主頻下的工作性能可達153DMIPS，CoreMark測試表現優異，取得了360分，相比此前的GD32Cortex-M3內核產品性能提升15%，動態功耗降低了50%，待機功耗更是降低了25%。

多種產品組合擴大主流市場覆蓋面

兆易創新執行副總裁、MCU事業部總經理鄧禹在發布會現場表示：“微處理器產品的研發生產需要長時間的努力，兆易創新是國內最有資格做通用MCU的公司，一是我們在存儲技術上有著多年的積累，擁有強大的Flash基因，這些為開發通用MCU打下了堅實的基礎;二是在安全性、連結性、低功耗方面兆易創新也有豐富的經驗;三是在生態系統建設上，兆易創新已經建立起方案商、生態推廣商、技術支持服務商、大學計劃等一條龍體系?！?/p>

同時，鄧禹提出：“隨著RISC-V體系在全球快速崛起，兆易創新在行業內首家推出基于RISC-V架構的32位通用MCU產品并持續打造RISC-V開發生態，將進一步滿足市場對于開放性架構的差異化需求并有利于發揮成本優勢，通過不斷豐富完善的GD32 MCU‘百貨商店’，持續為市場提供更多的技術選擇?！?/p>

根據兆易創新提供的產品信息，GD32VF103系列RISC-V MCU提供108MHz的運算主頻，以及16KB到128KB的片上閃存和6KB到32KB的SRAM緩存，gFlash專利技術支持內核訪問閃存高速零等待。Bumblebee內核還內置了單周期硬件乘法器、硬件除法器和加速單元應對高級運算和數據處理的挑戰。

芯片采用2.6V-3.6V供電，I/O口可承受5V電平。配備了1個支持三相PWM互補輸出和霍爾采集接口的16位高級定時器可用于矢量控制，還擁有多達4個16位通用定時器、2個16位基本定時器和2個多通道DMA控制器。全新設計的中斷控制器（ECLIC）提供了多達68個外部中斷并可嵌套16個可編程優先級，以增強高性能控制的實時性。

為了滿足廣泛的主流應用，GD32VF103系列配備了多種外設資源，包含多達3個USART、2個UART、3個SPI、2個12C、2個I2S、2個CAN2.0B和1個USB 2.0 FS OTG，以及外部總線擴展控制器（EXMC）。其中，全新設計的I2C接口支持快速Plus（Fm+）模式，頻率最高可達1MHz（1MB/s），是以往速度的兩倍。外部總線擴展控制器（EXMC）更是方便連接NOR Flash，SRAM等外部存儲器。

此外，GD32VF103系列還集成了2個采樣率高達2.6M SPS的12位高速ADC，提供了多達16個可復用通道，并支持16-bit硬件過采樣濾波功能和分辨率可配置功能，還擁有2個12位DAC。多達80%的GPIO具有多種可選功能還支持端口重映射，持續以靈活豐富的連接性滿足主流開發應用需求。

GD32VF103系列為通用MCU產品，主要面向工業控制、消費電子、AIoT、邊緣計算、人工智能以及垂直市場等領域。以AIoT為例，這是一個多樣化、碎片化、差異化嚴重的市場。對于芯片行業而言，必須有足夠的市場才能實現持續性發展。在2018年中國arm Cortex-MMCU市場排名中，兆易創新以9.4%的占有率位列ST、NXP之后排名第三。兆易創新此時選擇首發GD32VF103系列產品，啟用雙賽道策略，也是希望借此大幅提高產品的市場覆蓋度。兆易創新MCU產品市場總監金光一表示，最新推出的GD32VF103系列與基于arm內核的GD32F 103系列完全兼容，打通了一個跨內核MCU互換的通道。這種跨越處理器內核的產品選型和設計切換將讓工程師的設計工作變得靈活自如，代碼移植還能有效縮短開發周期。接下來，兆易創新的目標是，爭取每一個arm內核MCU均能對應推出一款RISC-V MCU產品。

持續打造的RISC-V開發生態

RISC-V指令集的開源屬性有可能導致市場上出現大量非標產品，產品編譯的工作量將非常大。因此，生態系統建設是RISC-V能否與x86和arm內核在市場上形成三足鼎立的局面的關鍵要素。兆易創新一直在為GD32生態系統提供豐富和完善的支持，包括多種開發板和應用軟件在內的RISC-V開發生態也已準備就緒，GD32V系列產品的使用者可以利用全新的開發工具和程序代碼庫輕松實現設計構想。新增的開發工具包括GD32VF103V-EVAL全功能評估板以及GD32VF 1038-START、GD32VF103C-START和GD32VF103T-S TART入門級學習板，可以分別對應四種不同封裝和管腳，方便用戶進行開發調試。另外還提供了GD32VF103-BLDC電機控制開發板、GD-LINK調試量產工具以及一系列來自合作伙伴的GD32 RISC-V終端設計方案。

據金光一介紹，兆易創新還聯合芯來科技為GD32V系列MCU提供了免費集成開發環境Nuclei Studio。這個全新IDE基于開源的Eclipse架構，并集成-fGCC、OpenOCD等RISC-V相關工具。用戶可以快速上手并方便的完成代碼編寫、交叉編譯、在線調試、程序燒寫等一系列開發流程。第三方合作伙伴也提供了更多IDE和工具選擇，包括Huawei IoT Studio、SEGGERJ-Link V10及Embedded Studio等均已支持。嵌入式操作系統包括μC/OS II、FreeRTOS、RTThread、Huawei LiteOS等也已全面適配并可以直接連接至云。這些都極大程度的簡化了開發難度。

作為GD32 MCU家族基于RISC-V內核的首個產品系列，全新的GD32VF103系列RISC-VMCU面向主流型開發需求，以均衡的處理效能和系統資源為RISC-V進入市場主流應用提供了高性價比的創新之選。首批產品共有14個型號，包括QFN36、LQFP48、LQFP64和LQFPIOO等4種封裝類型選擇，并完整保持了與現有arm內核產品在軟件開發和引腳封裝方面的兼容性。這種前所未有的創新性設計在GD32的arm內核產品與RISC-V內核產品之間搭建起快速通道，將進一步加速兆易創新在工業控制、消費電子、新興IOT、邊緣計算、人工智能及垂直行業等深嵌入式市場的布局。