说起MCU，ST（意法半导体）的STM32单片机十几年来已经销售了几十亿颗，在国内几乎占有50%的市场，会使用STM32单片机也基本成为电子工程师的标配职业技能，然而2018年下半年的供货紧张，以及中兴事件，给我们硬件工程师敲了敲警钟，假如有一天我们必须替换下STM32单片机，国产芯有哪些是可以替代的呢？

北京兆易创新-GD32系列 GD32作为中国32位通用MCU领域的主流之选，以累计超过2亿颗的出货数量、超过1万的用户数量、20个系列300余款产品型号选择的广阔应用覆盖率稳居市场前列。GD32使用的是Cortex-M3内核，型号做到了与STM32相同型号的全兼容，方便替换，主频频率更高。

GD32F103是GD早期的产品，GD32E103和GD32F303是对GD32F103的升级和优化，所以4者是兼容的，虽然内核不同，但是通用外设几乎很少涉及到内核部分，在时间急迫的情况下可以使用ST的库开发。

一、相同点

1）外围引脚PIN TO PIN兼容，每个引脚上的复用功能也完全相同。

2）芯片内部寄存器、外部IP寄存器地址和逻辑地址完全相同，但是有些寄存器默认值不同，有些外设模块的设计时序上和STM32有差异，这点差异主要体现在软件上修改，详情见下文。

3）编译工具：完全相同例如：KEIL 、IAR

4）型号命名方式完全相同，所以替代只需找尾缀相同的型号即可，例如：STM32F103C8T6 与 GD32E103C8T6。

5）仿真工具：JLINK GDLINK

二、外围硬件区别

三、硬件替换需要注意的地方

从上面的介绍中，我们可以看出，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必须接10K下拉或接GND，ST可悬空，这点很重要。

2）RC复位电路必须要有，否则MCU可能不能正常工作，ST的有时候可以不要。

3）有时候发现用仿真器连接不上。因为GD的swd接口驱动能力比ST弱，可以有如下几种方式解决：

a、线尽可能短一些；

b、降低SWD通讯速率；

c、SWDIO接10k上拉，SWCLK接10k下拉。

4）使用电池供电等，注意GD的工作电压，例如跌落到2.0V~2.6V区间，ST还能工作，GD可能无法启动或工作异常。

四、使用ST标准库开发需要修改的地方

1）GD对时序要求严格，配置外设需要先打开时钟，在进行外设配置，否则可能导致外设无法配置成功；ST的可以先配置在开时钟。

2）修改外部晶振起振超时时间，不用外部晶振可跳过这步。

原因：GD与ST的启动时间存在差异，为了让GD MCU更准确复位。

修改：

将宏定义：#define HSE_STARTUP_TIMEOUT （（uint16_t）0x0500）修改为：#define HSE_STARTUP_TIMEOUT （（uint16_t）0xFFFF）

3）GD32F10X flash取值零等待，而ST需要2个等待周期，因此，一些精确延时或者模拟IIC或SPI的代码可能需要修改。

原因：GD32采用专利技术提高了相同工作频率下的代码执行速度。

修改：如果使用for或while循环做精确定时的，定时会由于代码执行速度加快而使循环的时间变短，因此需要仿真重新计算设计延时。使用Timer定时器无影响。

4）在代码中设置读保护，如果使用外部工具读保护比如JFLASH或脱机烧录器设置，可跳过此步骤。

在写完KEY序列后，需要读该位确认key已生效，修改如下：

总共需要修改如下四个函数：

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与ST在flash的Erase和Program时间上有差异，修改如下：

6）需求flash大于256K注意，小于256K可以忽略这项。

与ST不同，GD的flash存在分区的概念，前256K，CPU执行指令零等待，称code区，此范围外称为dataZ区。两者在擦写操作上没有区别，但在读操作时间上存在较大差别，code区代码取值零等待，data区执行代码有较大延迟，代码执行效率比code区慢一个数量级，因此data区通常不建议运行对实时性要求高的代码，为解决这个问题，可以使用分散加载的方法，比如把初始化代码，图片代码等放到data区。

总结：至此，经过以上修改，在不使用USB和网络能复杂协议的代码，就可以使用ST的代码操作了。

上海灵动微电子-MM32系列 MM32系列基于ARM Cortex-M0及Cortex-M3 内核，产品包括：针对通用高性能市场的MM32F系列，针对超低功耗及安全应用的MM32L系列，具有多种无线连接功能的MM32W系列，电机驱动及控制专用的MM32SPIN系列，以及OTP型的MM32P系列等，同样的管脚、型号等与ST全兼容，替换成本非常低。

华大半导体-HC32系列 有国企背景的HC32系列基于ARM Cortex-M0+及Cortex-M4内核，产品包括超低功耗应用的HC32L系列和针对电机应用市场的HC32M系列，针对通用市场的高性价比HC32F系列，与ST同型号产品管脚兼容，可以直接替换。

中科芯（CETC）

中科芯的32位MCU产品可批量替换STM32的F103、F030、F031和F051等系列。基于ARM架构覆盖Cortex-M0、M3、M4内核八大系列产品，硬件引脚与STM32 P2P兼容，软件采用寄存器级兼容设计，对于已经使用ST系列MCU开发完成的程序，HEX文件可直接烧录到中科芯对应型号的MCU中即可运行，无需过多改动。

雅特力（Artery）

雅特力的AT32F403A/F407/ F413/ F415/F421系列，可批量替换STM32的F030、F303、F103、F107、F072、F401和F411等系列，其产品硬件引脚与STM32 P2P兼容，软件高度兼容，由于内核、SRAM、外设等性能相比STM32大幅度提升，AT32可一颗取代多颗STM32，另外还独有安全性&二次开发功能： security Lib，更宽的工作温度：-40~105度。

中微股份（CMSemicon）

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

航顺（Hangshun）

航顺已量产基于ARM Cortex-M0及Cortex-M3 内核的MCU产品包括：通用高性能市场的HK32F103家族，HK32F030/031/03X家族，存储器EEPROM家族。2019年即将推出的超低功耗7nA及安全应用的HK32L家族以及具有多种无线连接功能的HK32W/B家族，以满足客户多元化需求。 国产芯任重道远 国产芯片在国内MCU市场的占有率在2%左右，市场非常低，还有很大的进步空间。以GD32为代表的国内芯片厂商的崛起势必冲击ST，但是我们也必须看到与ST之间的差距，产品线不完整，产品性能以及稳定性还不能完全与其匹敌，未来5年能抢下多少份额，我们拭目以待。