GD32F470VGT6 LQFP100

📌 一、需求

驱动8路TM1934灯带。每路4096颗芯片，单路长200多米（单颗控制3颗灯，长度5CM），供电12V。

📌 二、芯片

主频

系统频率最高为240MHz

引脚

RAM

512KB

地址

外设

0x1000 0000 - 0x1000 FFFF

TCMSRAM（64KB）

0x2000 0000 - 0x2001 BFFF

SRAM0（112KB）

0x2001 C000 - 0x2001 FFFF

SRAM1（16KB）

0x2002 0000 - 0x2002 FFFF

SRAM2（64KB）

0x2003 0000 - 0x2004 FFFF

ADDSRAM0（128KB）

0x2005 0000 - 0x2006 FFFF

ADDSRAM1（128KB）

0x2007 0000 - 0x2008 FFFF

0x2009 0000 - 0x200A FFFF

0x4002 4000 - 0x4002 4FFF

BKPSRAM（4KB）

定时器

  • 高级

T0、7

  • 通用

T1~4、8~13

  • 基本

T5、6

SPI

SPI0~4（100pin没有SPI5）

串口

总共8路

  • USART0和USART5的最高速度为15Mbit/s。

  • USART1、USART2、UART3、UART4、UART6和UART7的最高速度为7.5Mbit/s。

DMA

2组DMA共16通道

DMA0 外设请求

通道

通道0

通道1

通道2

通道3

通道4

通道5

通道6

通道7

PERIEN[2:0]

000

SPI2_RX

●

SPI2_RX

SPI1_RX

SPI1_TX

SPI2_TX

●

SPI2_TX

001

I2C0_RX

●

TIMER6_UP

●

TIMER6_UP

I2C0_RX

I2C0_TX

I2C0_TX

010

TIMER3_CH0

●

12S2_ADD_RX

TIMER3_CH1

12S1_ADD_TX

I2S2_ADD_TX

TIMER3_UP

TIMER3_CH2

011

I2S2_ADD_RX

TIMER1_UP

TIMER1_CH2

12C2_RX

I2S1_ADD_RX

I2C2_TX

TIMER1_CH0

TIMER1_CH1

TIMER1_CH3

TIMER1_UP

TIMER1_CH3

100

UART4_RX

USART2_RX

UART3_RX

USART2_TX

UART3_TX

USART1_RX

USART1_TX

UART4_TX

101

UART7_TX

UART6_TX

TIMER2_CH3

TIMER2_UP

UART6_RX

TIMER2_CH0

TIMER2_TG

TIMER2_CH1

UART7_RX

TIMER2_CH2

110

TIMER4_CH2

TIMER4_UP

TIMER4_CH3

TIMER4_TG

TIMER4_CH0

TIMER4_CH3

TIMER4_TG

TIMER4_CH1

●

TIMER4_UP

●

111

●

TIMER5_UP

I2C1_RX

I2C1_RX

USART2_TX

DAC0

DAC1

I2C1_TX

DMA1 外设请求

通道

通道0

通道1

通道2

通道3

通道4

通道5

通道6

通道7

PERIEN[2:0]

000

ADC0

●

TIMER7_CH0

TIMER7_CH1

TIMER7_CH2

●

ADC0

●

TIMER0_CH0

TIMER0_CH1

TIMER0_CH2

●

001

●

DCI

ADC1

ADC1

●

SPI5_TX

SPI5_RX

DCI

010

ADC2

ADC2

●

SPI4_RX

SPI4_TX

●

●

●

|011

SPI0_RX

●

SPI0_RX

SPI0_TX

●

SPI0_TX

●

●

100

SPI3_RX

SPI3_TX

USART0_RX

SDIO

●

USART0_RX

SDIO

USART0_TX

101

●

USART5_RX

USART5_RX

SPl3_RX

SPl3_TX

●

USART5_TX

USART5_TX

110

TIMER0_TG

TIMER0_CH0

TIMER0_CH1

TIMER0_CH0

TIMER0_CH3

TIMER0_TG

TIMER0_CMT

TIMER0_UP

TIMER0_CH2

●

111

●

TIMER7_UP

TIMER7_CH0

TIMER7_CH1

TIMER7_CH2

SPI4_RX

SPI4_TX

TIMER7_CH3

TIMER7_TG

TIMER7_CMT

📌 三、TM1934时序

参数名称

符号

测试条件

最小值

典型值

最大值

单位

输入0码，高电平时间

T0H

VDD=5.0V

GND=0V

310

360

410

ns

输入1码，高电平时间

T1H

650

720

1000

ns

输出0码，高电平时间

T0H’

350

ns

输出1码，高电平时间

T1H’

700

ns

0码或1码周期

T0/T1

1.25

μs

Reset码，低电平时间

Treset

200

μs

  1. 0 码或 1 码周期在 1.25μs（频率 800KHz）至 2.5μs（频率 400KHz）范围内，芯片均可正常工

作，但是 0 码和 1 码高电平时间必须符合上表中相应数值范围；

  1. 不需复位时，字节之间的低电平时间不要超过 50μs，否则芯片可能复位，复位后又重新接收数

据，无法实现数据正确传送。

最终采用2个高电平和2个低电平表示1码，1个高电平和3个低电平表示0码的方式来驱动，单个电平周期为360ns，单码周期为1440ns（1.44μs），Reset周期为200μs。

📌 四、方案

方案一：TIM+DMA+GPIO

  • 思路

  1. 配置PA8为普通GPIO输出模式，而不是复用功能

  2. 使用TIM0产生精确的定时，触发DMA传输

  3. DMA将预编码的数据流（包含高低电平序列）传输到GPIO的BSRR寄存器

  4. 在数据传输完成后通过中断停止定时器

  • 驱动8路所需RAM

驱动1颗TM1934需要

24bit * 4 * 4 = 384 Bytes (PWM的DMA数组宽度为4 Bytes)

驱动1路（4096颗TM1934）需要

4096 * 384 = 1,572,864 byte / 1024 = 1,536 KB / 1024 = 1.5 MB

驱动8路

1.5 * 8 = 12 MB

  • 资源

DIN PA8；T1

  • 优缺点

无需引脚复用，但RAM需求高。

方案二：SPI+DMA

  • 思路

  • 驱动8路所需RAM

驱动1颗TM1934需要

24bit * 4 = 96 bit

96bit / 8 = 12 Bytes

驱动1路（4096颗TM1934）需要

4096 * 12 = 49152 Bytes = 49152 / 1024 = 48 KB

驱动8路

48 * 8 = 384 KB

  • 驱动8路所需时间

要计算DMA传输一颗TM1934（实际是“一颗LED”，TM1934是LED驱动芯片）的时间，需从数据量和SPI传输速率两个核心维度推导，具体步骤如下：

一、核心参数提取

参数

数值

说明

单颗LED的TM1934数据位

24 bit（dTM_BITS_PER_LED）

TM1934每个LED需要24位颜色数据（RGB格式）

SPI与TM1934的位映射

4:1（dSPI_BIT_PER_TM_BIT）

每个TM1934的bit需要4个SPI bit传输（硬件时序要求）

SPI分频系数

32（SPI_PSC_32）

SPI时钟由APB2时钟分频得到

APB2时钟频率

120MHz

GD32F470系统频率240MHz时，APB2为120MHz

二、关键计算步骤

1. 单颗LED的SPI传输总bit数

TM1934单颗LED需要24 bit数据，每个bit对应4个SPI bit，因此：

单颗LED的SPI总bit数 = 24 bit（TM1934） × 4（SPI bit/TM bit） = 96 bit

2. SPI时钟频率计算

SPI时钟由APB2时钟分频得到，分频系数为32：

SPI时钟频率 = APB2时钟 ÷ 32 = 120MHz ÷ 32 = 3.75MHz（即SPI每秒可传输3.75×10⁶个bit）

3. 单颗LED的DMA传输时间

传输时间 = 总bit数 ÷ SPI时钟频率

= 96 bit ÷ 3.75×10⁶ bit/s

= 0.0000256 秒

= 25.6 μs（微秒）

三、补充说明

1. 复位信号的影响：代码中dRESET_BYTES是所有LED传输完成后的复位信号（约200μs），但复位是“批量”的（所有LED传输后统一复位），不影响“单颗LED”的传输时间。

2. 误差因素：DMA启动/中断延迟（微秒级，可忽略）。

结论

DMA传输一颗TM1934（单颗LED）的时间约为25.6微秒（μs）。

驱动一路时间约为105ms（25.6*4096+200=105057.6μs）

方案三：PWM+DMA

  • 思路

  1. 主循环中刷新RGB数据

  2. 转换为占空比缓存

  3. DMA将占空比数据传输给Timer

  4. Timer输出PWM波形驱动TM1934

  • 驱动8路所需RAM

驱动1颗TM1934需要

24bit * 4 * 2 = 192 Bytes (PWM的DMA数组宽度为2 Bytes)

驱动1路（4096颗TM1934）需要

4096 * 192 = 786432 byte / 1024 = 768 KB

驱动8路

768 * 8 = 6144 KB / 1024 = 6 MB

方案四：UART+DMA

  • 思路

  • 驱动8路所需RAM

  • 驱动8路所需时间

📁附言：

参考文档：