兆易創(chuàng)新首發(fā)RISC-V指令集MCU，開源架構(gòu)能否后發(fā)先至？

中國市場上云集了各種架構(gòu)的處理器，中國從業(yè)者更是前赴后繼，試圖在通用處理器（控制器）市場打開局面的嘗試從未間斷。而如今，區(qū)域保守主義導致的供應鏈風險讓中國廠商更希望有自主可控的架構(gòu)，有雄心在處理器上實現(xiàn)自主可控的中國廠商，開始押注應運而生的RISC-V。

8月22日，兆易創(chuàng)新宣布推出全球首款基于RISC-V內(nèi)核的通用微控制器，即GD32VF103系列MCU。

因其開放、精簡、靈活、可擴展、可配置等優(yōu)點，自從2014年發(fā)布第一版用戶手冊之后，RISC-V架構(gòu)就引發(fā)業(yè)界高度關(guān)注，作為一個開源指令集，尤其受到中國從業(yè)者的歡迎。

中國市場上云集了各種架構(gòu)的處理器，中國從業(yè)者更是前赴后繼，試圖在通用處理器（控制器）市場打開局面的嘗試從未間斷。而如今，區(qū)域保守主義導致的供應鏈風險讓中國廠商更希望有自主可控的架構(gòu)，有雄心在處理器上實現(xiàn)自主可控的中國廠商，開始押注應運而生的RISC-V。

不過，畢竟是個新事物，RISC-V投入應用最早的還是基于FPGA的開發(fā)，逐漸有專用處理器開始采用RISC-V架構(gòu)，但這種專用處理器并不開放給一般開發(fā)者使用。

在通用MCU上采用RISC-V架構(gòu)，兆易創(chuàng)新走在了前列，這不僅是兆易創(chuàng)新第一次基于開源內(nèi)核的MCU產(chǎn)品系列，也是首次為對RISC-V感興趣的系統(tǒng)開發(fā)用戶提供量產(chǎn)版MCU，用中國軟件行業(yè)協(xié)會理事、嵌入式系統(tǒng)分會副理事長何小慶的話說就是，以前大家只是空談闊論地“談芯”，兆易創(chuàng)新推出GD32VF103系列MCU之后，才能真正去“用芯”。

生態(tài)不完善是業(yè)界對RISC-V架構(gòu)能否立腳的最大疑問。中國工程院院士倪光南就指出，RISC-V應用風險主要表現(xiàn)在生態(tài)不足、碎片化與專利問題上。

何小慶也表示，RISC-V可擴展、可裁剪，開發(fā)自由度高，但如果每家廠商都進行非標擴展，則較難構(gòu)成豐富和諧的生態(tài)系統(tǒng)，所以何小慶呼吁，RISC-V發(fā)展的大方向應該是先做標準化，發(fā)展好生態(tài)以后再追求差異化。

不過，多位RISC-V資深專家卻表示，現(xiàn)階段RISC-V生態(tài)不完善并不是RISC-V發(fā)展的障礙。因為新生架構(gòu)的生態(tài)不可能一開始就很完善，只有足夠的應用案例打磨，才能造就相對完善的生態(tài)與成熟的架構(gòu)。

RISC-V基金會亞太區(qū)副秘書長郭雄飛就認為，只有RISC-V MCU大規(guī)模量產(chǎn)，開發(fā)者真正隨手可得，相應的軟件生態(tài)才能大規(guī)模爆發(fā)。

芯來科技首席執(zhí)行官胡振波則表示，RISC-V生態(tài)的突破點在于物聯(lián)網(wǎng)。他認為，在服務器和手機市場，軟件生態(tài)存在難以逾越的天塹，但嵌入式市場具備少量多樣的特點，在各細分應用場景并未形成真正壁壘，這是RISC-V的最佳突破方向。

郭雄飛更進一步強調(diào)，后發(fā)反而有可能具備優(yōu)勢，因為Arm已經(jīng)把應用市場開辟好，RISC-V從業(yè)者需要做的就是在這些成熟應用中去做移植工作，將Arm處理器替換為RISC-V處理器，這樣無疑減少了很多試錯成本。而且由于RISC-V定型很晚，反而沒有太多歷史包袱，軟件在兼容性上將很有優(yōu)勢。

“專用芯片對生態(tài)幫助不大，通用芯片的誕生，代表RISC-V構(gòu)建成熟生態(tài)邁出了第一步?！焙癫ㄑa充，構(gòu)建豐富生態(tài)的第一步就是量產(chǎn)通用芯片。

正是考慮到了開發(fā)者對新架構(gòu)移植工作負擔的擔心，兆易創(chuàng)新推出的這一代基于RISC-V的MCU，采用了全兼容的設計方法，即管腳兼容、寄存器兼容，以及開發(fā)環(huán)境兼容。

“從Arm轉(zhuǎn)換到RISC-V非常便捷，底層操作是兼容的，”兆易創(chuàng)新MCU市場部產(chǎn)品市場總監(jiān)金光一告訴探索科技（techsugar），開發(fā)者只要對應內(nèi)核、中斷與調(diào)試接口的不同，就能快速實現(xiàn)不同內(nèi)核產(chǎn)品的開發(fā)。

“我們在Arm與RISC-V機構(gòu)的MCU之間搭出快速通道，鼓勵用戶來嘗試新技術(shù)，”金光一強調(diào)，在兆易創(chuàng)新的技術(shù)支持團隊中，并未因為架構(gòu)不同而配置不同的支援團隊，“MCU產(chǎn)品線只有一支技術(shù)團隊，并沒有切分，這也代表了我們相對應的MCU，具備最完整的技術(shù)兼容性?！?

在現(xiàn)場演示區(qū)，兆易創(chuàng)新工程師告訴探索科技（techsugar），現(xiàn)場演示的多個應用，都是用以前的Arm MCU評估板，換上RISC-V MCU。只要移植工作足夠簡單，利用Arm的成熟應用場景，兆易創(chuàng)新近年來積累的應用經(jīng)驗，以及其廣泛的供應商網(wǎng)絡，RISC-V通用MCU前途不可限量。

就像清華大學楊華中教授所言：“中國在處理器上做了很多年努力都不太成功，主要原因之一是之前的企業(yè)在做CPU之前，基本沒有在芯片領(lǐng)域證明過自己。但兆易創(chuàng)新不同，不但有一腔熱血，還證明過自己可以在芯片領(lǐng)域取得成功?！?

附錄

基于RISC-V的GD32VF103系列MCU詳細信息

作為GD32 MCU家族基于RISC-V內(nèi)核的首個產(chǎn)品系列，全新的GD32VF103系列RISC-V MCU面向主流型開發(fā)需求，以均衡的處理效能和系統(tǒng)資源為RISC-V進入市場主流應用提供了高性價比的創(chuàng)新之選。新品首批提供了14個型號，包括QFN36、LQFP48、LQFP64和LQFP100等4種封裝類型選擇，并完整保持了與現(xiàn)有產(chǎn)品在軟件開發(fā)和引腳封裝方面的兼容性。這種前所未有的創(chuàng)新性設計在GD32的Arm®內(nèi)核產(chǎn)品與RISC-V內(nèi)核產(chǎn)品之間搭建起快速通道，將跨越處理器內(nèi)核的產(chǎn)品選型和設計切換變得靈活自如，從而更易于實現(xiàn)代碼移植并縮短開發(fā)周期。全面適用于工業(yè)控制、消費電子、新興IOT、邊緣計算、人工智能及垂直行業(yè)的深嵌入式市場應用。

全面優(yōu)化的RISC-V處理器內(nèi)核

GD32VF103系列MCU采用了全新的基于開源指令集架構(gòu)RISC-V的Bumblebee處理器內(nèi)核，是兆易創(chuàng)新(GigaDevice)攜手中國領(lǐng)先的RISC-V處理器內(nèi)核IP和解決方案廠商芯來科技(Nuclei System Technology)面向物聯(lián)網(wǎng)及其它超低功耗場景應用自主聯(lián)合開發(fā)的一款商用RISC-V處理器內(nèi)核。

Bumblebee內(nèi)核采用32位RISC-V開源指令集架構(gòu)并支持定制化指令，更優(yōu)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(chǎn)生RISC-V標準定義的計時器中斷，還支持數(shù)十個外部中斷源，具有16個中斷級別和優(yōu)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(nèi)核支持標準JTAG接口及RISC-V調(diào)試標準，適用于硬件斷點和交互式調(diào)試。Bumblebee內(nèi)核也支持RISC-V標準的編譯工具鏈，以及Linux/Windows圖形化集成開發(fā)環(huán)境。

Bumblebee內(nèi)核設計了二級變長流水線微架構(gòu)，配備精簡的指令預取單元和動態(tài)分支預測器，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(tǒng)架構(gòu)三級流水線的性能和頻率，實現(xiàn)了業(yè)界一流的能效比與成本優(yōu)勢。這使得GD32VF103系列MCU在最高主頻下的工作性能可達153 DMIPS，CoreMark®測試也取得了360分的優(yōu)異表現(xiàn)，相比GD32 Cortex®-M3內(nèi)核產(chǎn)品性能提升15%的同時，動態(tài)功耗降低了50%，待機功耗更降低了25%。

主流均衡的首發(fā)產(chǎn)品組合

GD32VF103系列RISC-V MCU提供了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(shù)支持內(nèi)核訪問閃存高速零等待。Bumblebee內(nèi)核還內(nèi)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(shù)據(jù)處理的挑戰(zhàn)。

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(yōu)先級，以增強高性能控制的實時性。

為廣泛的主流應用配備的多種外設資源，包含多達3個USART、2個UART、3個SPI、2個I2C、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1 MHz (1MB/s)，是以往速度的兩倍。SPI接口也已經(jīng)支持四線制并新增多種傳輸模式，還可方便擴展Quad SPI NOR Flash實現(xiàn)高速訪問。內(nèi)置的USB 2.0 FSOTG接口可提供Device、HOST、OTG等多種模式。外部總線擴展控制器(EXMC)更方便連接NOR Flash，SRAM等外部存儲器。

新品集成了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(xù)以靈活豐富的連接性滿足主流開發(fā)應用需求。

GD32VF103系列RISC-V內(nèi)核通用32位MCU產(chǎn)品線。

持續(xù)打造的RISC-V開發(fā)生態(tài)

兆易創(chuàng)新一直在為GD32生態(tài)系統(tǒng)提供豐富和完善的支持，包括多種開發(fā)板和應用軟件在內(nèi)的RISC-V開發(fā)生態(tài)也已準備就緒，GD32V系列產(chǎn)品的使用者可以利用全新的開發(fā)工具和程序代碼庫輕松實現(xiàn)設計構(gòu)想。新增的開發(fā)工具包括GD32VF103V-EVAL全功能評估板以及GD32VF103R-START、GD32VF103C-START和GD32VF103T-START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(fā)調(diào)試。另外還提供了GD32VF103-BLDC電機控制開發(fā)板、GD-LINK調(diào)試量產(chǎn)工具以及一系列來自合作伙伴的GD32 RISC-V終端設計方案。

兆易創(chuàng)新還聯(lián)合芯來科技為GD32V系列MCU提供了免費集成開發(fā)環(huán)境Nuclei Studio。這個全新IDE基于開源的Eclipse架構(gòu)，并集成了GCC、OpenOCD等RISC-V相關(guān)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(diào)試、程序燒寫等一系列開發(fā)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、SEGGER J-Link V10及Embedded Studio等均已支持。嵌入式操作系統(tǒng)包括μC/OS II、reeRTOS、RT-Thread、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(fā)難度。

即刻開始RISC-V的開發(fā)體驗

GD32V系列新品全部符合工業(yè)級高可靠性和溫度標準，并提供至少十年的持續(xù)供貨保證。芯片的靜電防護(ESD)防護水平在人體放電(HBM)模式可達5KV，器件放電模式(CDM)可達2KV，遠高于行業(yè)安全標準，從而適用于復雜環(huán)境并讓終端產(chǎn)品更可靠耐用。

全新的GD32VF103系列RISC-V MCU現(xiàn)已即刻上市。樣片和開發(fā)工具都可以通過GD32技術(shù)網(wǎng)站(www.GD32MCU.com)獲取，各授權(quán)經(jīng)銷商渠道及GD32天貓旗艦店(GD32.tmall.com)也已同步發(fā)售。