厦门感芯科技MC3172(1):介绍和环境搭建

1. MC3172介绍

MC3172 是厦门感芯科技的一款32 位 RISC并行多线程实时处理器。采用一种全新的CPU工作模式与软件开发模式，不同于单线程裸机编程，只能顺序执行，也不同于操作系统通过切换造成的多线程执行，并行多线程的各个线程是一直在并行运行的，彼此互不打扰，没有优先级的概念，也没有切换的随机性。

相关资料可在感芯官网下载:链接。

MC3172主要几个特点：

1. 内置128K字节SRAM区，用于存放代码和数据。在启动时默认通过两线调试接口被动下载程序与初始数据到SRAM。SRAM可按存放代码和数据需求配置为三种模式(程序是下载到片外flash的，当系统运行，会自动将flash的程序和数据加载到内部sram里面)。
2. 没有内置的flash，需要外挂在一款spi的flash芯片。
3. 多达12组可配置通信接口：每一组都可按需配置成USART、 SPI、CAN2.0B 、USB总线形式，具有强大的通信能力。
4. 通用输入输出接口（GPIO）：系统提供了 4 组 GPIO 端口，每组 16 个共 64 个 GPIO 引脚。通过掩码模式，可实现对特定的IO读写
   而不影响其余IO功能，配合100%单周期指令集，可实现对IO的精确时序控制。每个引脚都可以由软件配置成输出(推挽或开漏)、 输入(带或不带上拉或下拉)或复用的外设功能端口。所有的 GPIO 引脚都有大电流通过能力。
5. 系统时钟源内部RC200Mhz默认开启，在没有配置时钟或者复位后，内部 200MHz 的 RC 振荡器作为默认的 CPU 时 钟，随后可以另外选择外部 4～40MHz 晶振(评估板挂的是48m无源晶振)驱动，8Mhz RC振荡器或者外部直接输入时钟作为内核时钟。
6. 作为一款多线程实时处理器，可通过软件进行配置，如下图：
   

产品内置快速可编程线程控制器，支持全部64个线程运行频率设置，记内核时钟速度为 C Mhz,则每16个线程为一组共4个线程组，每个线程组固定分配四分之一主频资源，每个线程组内部的16个线程可按需配置，举例如下:

假设内核主频为128MHz，则每个线程组分配的主频为32Mhz，则线程组内的16个线程共享该32Mhz主频资源，可配置为如下几种典型设置（只是举例说明，不是必须配置为这些设置，可按实际需求灵活配置）。

• 设置1：线程0独占32Mhz主频，其余线程（1-15）不工作。
• 设置2：全部线程（0-15）平分32Mhz主频，每个线程分配2Mhz运行主频。
• 设置3：线程（0-3）平分32Mhz主频，每个线程分配8Mhz运行主频，其余线程（4-15）不工作。
• 设置4：线程0分配16Mhz主频，线程1分配8Mhz主频，线程2分配4Mhz主频，其余线程（3-15）每个线程分配（4/16）Mhz运行主频。
• 设置5：线程0分配16Mhz主频，线程1分配8Mhz主频，线程2分配4Mhz主频，线程3分配2Mhz主频，线程4分配1Mhz主频，线程5分配0.5Mhz主频，线程6分配0.5Mhz主频，其余线程（7-15）不工作。

这样一个具有特色的mcu，我当然想尝试一下，于是我第一时间申请了评估版，两天后，评估版到手：

2. MC3172的开发环境

在官网下载ide和MC3172资料合集包。

MC3172的开发环境使用的是国产软件MounRiver Studio，其官网地址：http://www.mounriver.com/，很多risc-v芯片都是用此开发工具，如沁恒的mcu。

MC3172资料合集位于http://www.gxchip.cn/down/show-70.html，点击资源下载，既可以下载到MC3172资料合集包。

2.1 首先安装ide

点击下载后的软件->安装,安装后启动界面如下：

点击load project/solution,选择我们的项目工程，工程在官网下载的MC3172资料合集_V1.03文件里面MC3172资料合集_V1.03\MC3172_Template，打开后如下：

官网提供的所有的demo程序都位于GPIO_GPCOM_TIMER_Example.c这个文件内，我们的移植也将参考这部分内容。

2.2 找到配置mcu资源的软件

在官网下载的MC3172资料合集_V1.03文件里面有一个芯片配置软件线程配置工具_V1.exe,位于MC3172资料合集_V1.03\MC3172_Template\MC3172目录，这个软件的相应代码已经开源，开源地址：https://gitee.com/gxchip。

2.3 找到下载程序软件

到现在为止，MC3172还不支持直接从ide下载程序，其实也变相说明了也不支持调试。下载必须借助下载工具来实现。

在官网下载的MC3172资料合集_V1.03文件里面有一个芯片程序下载软件开发板程序下载_V1.exe,位于MC3172资料合集_V1.03\MC3172_Template\Release目录，这个软件的相应代码已经开源，开源地址：https://gitee.com/gxchip。

3. 点亮一个led灯

上面我们已经准备好了MC3172的开发环境，下面我们就设计一个demo程序，让它跑起来。

学单片机，第一个程序自然是点灯，下面我们就具体操作一下，来熟悉mcu的完整配置过程。

3.1 配置mcu的资源

首先要注意，不要随意更改MC3172资料合集包里面文件的的位置。

打开线程配置工具_V1.exe软件，在里面配置如下：

点击生成代码,当你设置了SRAM的分配，工程的文件MC3172.lds就会自动更新，当你设置了线程分配thread_config.h就会自动更新。

注意：这个时钟源选择要注意了，系统时钟源内部RC 200Mhz默认开启，在没有配置时钟或者复位后，内部 200MHz 的 RC 振荡器作为默认的 CPU 时 钟，随后可以另外选择外部 4～40MHz 晶振(评估板挂的是48m无源晶振)驱动，8MhzRC振荡器或者外部直接输入时钟作为内核时钟。也就是这里的设置将来会直接作为内核时钟。

3.2 编写程序

用ide打开工程，我们可以先参照一下GPIO_GPCOM_TIMER_Example.c这个文件内的程序代码：

//当main.c
GPIO_EXAMPLE(GPIOA_BASE_ADDR);

//GPIO_GPCOM_TIMER_Example.c
void GPIO_EXAMPLE(u32 gpio_sel)
{
    
    //使能了GPIOA的时钟（运行|线程组别|外设时钟分频设置）
    //这个外设时钟分频设置我想了好长时间，猜测是设置gpio_sel这个外设时钟的，而时钟来源应该是内核的主频，跟现在所处的线程时钟没有任何关系。不要和配置资源的时候那个时钟弄混。
    INTDEV_SET_CLK_RST(gpio_sel,(INTDEV_RUN|INTDEV_IS_GROUP0|INTDEV_CLK_IS_CORECLK_DIV2));
    //PA0-PA7配置为输出
    GPIO_SET_OUTPUT_EN_VALUE(gpio_sel,(GPIO_PIN_7_0),GPIO_SET_ENABLE);
    //PA8-PA15配置为输入
    GPIO_SET_INPUT_EN_VALUE(gpio_sel,(GPIO_PIN_15_8),GPIO_SET_ENABLE);
    //置输出高电平
    GPIO_SET_OUTPUT_PIN_TO_1(gpio_sel,(GPIO_PIN0|GPIO_PIN1|GPIO_PIN2|GPIO_PIN3));
    //置输出低电平
    GPIO_SET_OUTPUT_PIN_TO_0(gpio_sel,(GPIO_PIN4|GPIO_PIN5|GPIO_PIN6|GPIO_PIN7));
    while(1){
    
        //引脚电平反转
        GPIO_SET_OUTPUT_PIN_INV(gpio_sel,(GPIO_PIN0|GPIO_PIN2));
        u16 rx_data;
        //获取GPIOA的全部电平
        rx_data=GPIO_GET_INPUT_VALUE_SAFE(gpio_sel);
        //设置gpio的值
        GPIO_SET_OUTPUT_PIN_VALUE(gpio_sel,(GPIO_PIN4|GPIO_PIN5|GPIO_PIN6|GPIO_PIN7),(rx_data>>4));

        for (u32 var = 0; var < 5000; ++var) {
    
            NOP();
        }
    }
}

按照上面的内容，在main.c的void thread0_main(void)里面编写程序如下：

void thread0_main(void)
{
    
    //使能了GPIOA的时钟
    INTDEV_SET_CLK_RST(GPIOA_BASE_ADDR,(INTDEV_RUN|INTDEV_IS_GROUP0|INTDEV_CLK_IS_CORECLK_DIV2));
    //将PA0设置为输出模式
    GPIO_SET_OUTPUT_EN_VALUE(GPIOA_BASE_ADDR,(GPIO_PIN0),GPIO_SET_ENABLE);
    //配置默认输出为高电平
    GPIO_SET_OUTPUT_PIN_TO_1(GPIOA_BASE_ADDR,GPIO_PIN0);
    while(1)  {
    
        //引脚取反
        GPIO_SET_OUTPUT_PIN_INV(GPIOA_BASE_ADDR,GPIO_PIN0);
        //延时
        for (u32 var = 0; var < 5000; ++var) {
    
            NOP();
        }
    }
    thread_end();
}

3.3 下载

先将评估版接到电脑上面，打开开发板程序下载_V1.exe,这个时候将会识别出一个设备，点击连接设备，选择MC3172.hex固件,点击烧录固件，进度条走到100%，则下载完成

3.4 验证

对照引脚图：

将PA0接到示波器上看到波形如下：

从图我们可以看到波形的周期为2.5ms，即对应周期为400hz，回看我们的程序设置。

1. 首先我们在配置mcu的时候，选择了外部晶振，而评估版外部晶振默认是48M,这48兆将作为系统时钟.

2. 然后我们配置线程的时候，选择了4分频，那么现在thread0只有12M了。

3. 现在我们检测到引脚反转周期是400HZ，那么也就是说明我们程序里面while执行两个循环(引脚高一次，低一次)耗时2.5ms。

4. while里面的主要逻辑就是计数5000次，反转一次引脚电平，对于这款号称高速io的设备，我认为一次电平反转时间跟5000次循环相比微不足道，所以我们近似认为耗时就是5000次循环。

5. 两次while耗时2.5ms，那么一次for循环就是2.5ms/(2*5000) = 250ns 。对应频率为4M.

6. 因为for循环包括数值累加，比较，还有一个时钟的nop空耗，因此12M周期只能让for保持4M循环效果是合理的。

吐槽一下

可能是对于一个刚开始推广的芯片，做的还是有很多不完美的地方：

• 评估版采用的是Micro USB接口，我感觉采用mini usb或者type-c都强于这个接口，不带线。
• 评估版没有原理图，只有pcb和引脚图，若是想看一下原理图，只能去看pcb，烦死。
• 评估版上面连个led都不给，即使写个led的程序，还要外接个示波器去看波形，真抠。
• 对于初期的芯片，资料不全是很正常的事，但是对于已经写好的demo，竟然连个注释都没有，这对将来推广恐怕非常不利，只能猜。