过去的一年，可谓是兆易创新科技在MCU领域风生水起的一年，从通用型的MCU GD32F103系列，到最新的定位以太网互联应用的MCU GD32F107系列，产品的更新速度让人叹为观止，不禁要感叹“狼来了”。而最新的基于以太网技术的GD32F107系列作为兆易科技再次兼容+创新意法半导体公司的STM32F107系列产品，无疑为进入物联网应用领域开辟了道路，具有十分重要的意义。
随着互联网的迅猛发展，智能家电设备、仪器仪表以及大型工业生产设备的数据采集与控制慢慢的走向网络化，可以通过网络方便、快捷的控制与分享信息。而且随着以太网技术的发展，从早期的10Mbps到如今的100Gbps以太网技术，无论是速度、容量、成本、结构等都有了质的飞跃，使其在各种电子领域内都占有一席之地。伴随电子设备日趋网络化的背景下，通过MCU内部集成以太网芯片不仅适应了电子产品发展的需求，同时也实现了局域网内任意终端之间或MCU与终端之间的通信，即在脱离PC的环境下实现以太网芯片与其它微处理器之间的接口，从而建立基于非PC平台的局域网络。而这也恰恰是基于以太网应用的MCU倍受亲睐的一个重要因素。不久前，爱板网也拿到了兆易科技基于最新MCU GD32F107系列的评估板GD32107C-EVAL。
GD32107C-EVAL评估板
GD32107C-EVAL评估板是一块深蓝色的4层板，长宽为160mm*110mm，搭载一块3.2英寸的TFT LCD(分辨率为320*240)，整个板卡的外型和爱板网先前评测的GD32103C-EVAL开发板差异不大，最容易区分两者的莫过于GD32107C-EVAL板卡上多的一个以太网口(图1)。
移除LCD屏幕后的GD32107C-EVAL评估板概览(图1)
GD32107C-EVAL评估板框图(图2)
· 兆易微控制器GD32F107VCT6，108MHz主频
· 128MB NAND Flash、2MB SPI FLASH、2KB EEPROM
· 5VDC/USB供电，RTC支持备用电池供电
· 支持3种启动模式，支持3.5mm耳机音频输出，ADC、DAC
· 四个机械按键:Reset、Wakeup、Tamper、User key
· LCD接口、miniUSB接口(支持OTG)、两个UART口、双CAN、一个ETHERNET网口，一个JTAG调试口
GD32107C-EVAL评估板采用GD32F107VCT6微控制器，属于GD32F107系列中低端的一款(具体参数见图3)
GD32F107系列微控制器(图3)
整个GD32F107系列是面向互联网应用开发的产品，主要特性包括：
· 拥有的108MHz 主频，128KB~1024KB的Flash容量，96KB的SRAM
· 片上集成了15个定时器、5个UART、3个SPI、2个I2C接口，双CAN，并支持8/16位外部总线及LCD扩展功能
· 模拟外设提供了3个ADC和2个DAC
· 目前有三种封装：LQFP64、LQFP100以及LQFP144
另外，GD32F107系列产品还具备96位唯一ID以及专利加密算法，为片上数据安全提供了双重保障。
在MCU性能和功能越来越细分化的今天，微控制器的定位尤为重要，相比爱板网先前评测过的兆易GD32F103通用型系列微控制器，面向以太网互联应用的107系列产品增加了两个针对性的功能：
· 支持USB OTG 2.0FS(12Mbit/s)
· 集成了10/100M ETHERNET MAC
当然，在自身产品清晰定位的同时，兆易GD32F107系列产品同样与意法半导体STM32F107系列的产品在硬件上全面兼容，而且在性能和功能上还有了一定的提升，主要表现为：
GD32F107系列 VS STM32F107系列(图4)
相信从(图4)的表格中能清晰的反应出GD32F107系列产品在硬件上的优势。至此，我们对兆易科技GD32107C-EVAL开发板的微控制器有了一个大概的了解，接着我们将重点关注板卡上两个代表性的功能。
USB OTG
谈到USB OTG，相信大家都能知道是干什么的，怎么用。但是如果要你解释其原理，相信大部分人都知之甚少。笔者就在这里借花献佛，以GD32F107C-EVAL开发板上的USB OTG(图5)为蓝本，"大谈特谈"。
USB-OTG(图5)
USB-OTG，即On-The-Go，是将支持OTG的设备通过USB线直连来达到数据传输的目的，它摒弃了传统的依托PC环境下实现数据传输，大大方便了工业控制、电子产品等的数据分享传播。
USB-OTG的实现也相对简单，在兼容USB2.0标准的硬件电路上添加一个ID PIN，在OTG数据线中，ID PIN将通过不接或者下拉小于10欧姆的电阻到地来实现高、低电平的检测，从而判断设备是作为主设备、还是从设备，通过主机通令协议(HNP)和对话请求协议(SRP)来实现数据传输。
· ID PIN检测高电平-->设备作为从设备
· ID PIN检测低电平-->设备作为主设备
以USB mini接口为例(图6)，miniA plug接口线ID PIN下拉<10Ω电阻到地，miniB Plug接口线ID PIN悬空，而控制器内部通过电阻对ID PIN拉高，所以，当连接到miniA时为ID PIN检测为低电平，连接到miniB时ID PIN检测为高电平。
USB OTG检测原理图(图6)
ETHERNET
GD32107C-EVAL评估板的以太网解决方案采用了GD32F107VCT6与DP83848的组合(图7)。如之前所讲，GD32F107系列内部集成了一个10/100M的MAC，要实现以太网的功能，需要一个物理层收发器配合，而DP83848的作用就在于此。
ETHERNET电路模块(图7)
Ti DP83848是一个单端口的物理层收发器，通过MII/SNI(媒体独立接口/串行网络接口)接口与MAC层实现了网络数据的控制和传送，(图8)显示了一个标准以太网传输的原理框图。
以太网原理框图(图8)
当然，标准的以太网电路还要包括变压器和以太网口，(图7)中GD32F107C-EVAL开发板的太网口上集成了变压器和LED，精简了部分电路的设计。
GD32107C-EVAL开发板的硬件部分我们主要介绍其微控制器、USB OTG以及以太网口这三部分，这也是区别于先前评测过的GD32F103系列产品功能上最大的不同之处，给需要选型的朋友一些参考。其他的硬件电路可以参考之前评测过的GD32F103E-EVAL开发板。
上电启动
在评估完GD32107C-EVAL板卡的主要几个新增硬件功能后(对比GD32F103E开发板)，我们有针对性的对板子的这几个功能做相关例程的测试。
爱板网拿到GD32F107C-EVAL板卡自带的初始程序就是测试以太网口的，测试前准备工作：
跳线帽位置参考图(图9)
· 将JP4、JP13、JP18、JP19跳线帽跳到Eth位置，将JP5和JP6跳线帽跳到USART1位置(图9)
· 用网线连接电脑和GD32F107C-EVAL评估板
· 用串口线将电脑连接到板卡上的COM1口
通过5V DC或者USB线上电启动，可以通过电脑的超级终端中看到串口的打印信息(图10)。
GD32107C-EVAL评估板以太网例程测试(图10)
配置电脑和GD32F107C-EVAL在同一个网关下：192.168.16.X，点击电脑左下角开始->运行->cmd，在CMD窗口下输入：ping 168.192.16.100，可看到能在电脑上ping通评估板(图11)。
GD32107C-EVAL硬件OK(图11)
此例程主要说明GD32107C-EVAL板卡以太网功能在硬件实现上没有问题，但是，从兆易提供的代码中能看到Ethernet的测试代码主要是根据第三方修改而来，软件代码上的发言权显然没有力度，尤其以太网更多的是需要在应用层方面的测试优化。
接着继续USB-OTG的功能测试，因为GD32107C-EVAL板卡存在众多信号线复用，所以在测试前我们也需要做些准备工作(以GD32107C-EVAL板卡作为OTG-HOST为例)：
· 通过J-link下载编译完的USB-OTG-HOST程序
· 将跳线帽JP5、JP6跳到USB-otg位置
· 用USB-OTG线将U盘连接到板卡
打开超级终端可以看到设备正常连接，不过只能读到U盘设备的PID以及VID，并不能看到U盘中的文件(图12)。但是，换了一个U盘后，能正常对U盘进行读写操作(图13)，目前还不清楚具体原因，初步判断在兼容性方面做得还不够好。(两个U盘都是OK的)
GD32107C-EVAL板卡USB-OTG-HOST功能-失败(图12)
GD32107C-EVAL板卡USB-OTG-HOST功能-成功(图13)
而GD32107C-EVAL板卡作为从设备连接电脑，下载完OTG-device的程序后，可以看到鼠标在电脑屏幕上做逆时针的矩形移动。(图14)则显示了GD32107C-EVAL板卡双CAN的接收功能。
双CAN接收例程(图14)
通过对GD32107C-EVAL几个例程的测试，发现其在硬件功能的实现基本到位，但是软件代码上的短板也无法规避，兆易科技在硬件高速前进的前提下，软件的步伐确实有些滞后了，这也反应出创新科技公司在底蕴积累方面的尴尬之处，如何让两者兼顾，是产品面向市场的首要考验。
应用
GD32F107系列具有非常丰富的片上资源，其应用可以包括工业控制、消费应用以及新型特定应用等，(图15)显示了这其中三大类应用的广阔市场空间。
GD32F107系列产品应用(图15)
而作为一款面向以太网互联的产品，GD32F107系列的产品在物联网等应用上更有积极的作用，自身特色的以太网、USB-OTG等功能不但可以简化电路设计，更加适合用于针对性领域，如现在比较常见的POS机，其以太网以及USB-OTG功能都可以作为特定的功能存在：
· ETHERNET可以将POS机上消费信息通过银联中心，发送至发卡银行系统，完成联机交易等。
· USB OTG接口扩充性好，可支持USB存储，USB打印机，USB Wi-Fi模块等各种USB设备。
(图16)为POS机的原理框图，其控制模块部分基本包括了显示界面、传输接口、电机部分等功能。
POS机应用框图(图16)
小结
主要介绍了兆易科技最新的面向以太网互联应用的微控制器GD32F107系列以及其评估板GD32107C-EVAL，通过与兆易先前产品GD32F103系列以及意法半导体STM32F107系列对比，不难发现兆易科技在自我创新和超越前辈上所做的努力和成果，尤其以以太网互联应用为主的GD32F107系列，性能、价格等综合优势明显，更是在工业控制、微型打印机、安防与监控报警、医疗及健康设备等领域有着极其广阔的市场空间。
参考资料
· 兆易创新科技官网