12月23日，专精特新 成就未来——深圳市专精特新“小巨人”企业融通创新路演暨创新产品展示对接会在南山区隆重举行，本次活动也是2022年APEC中小企业工商论坛的平行论坛之一。本次对接会由工业和信息化部中小企业发展促进中心、深圳市工业和信息化局、深圳市中小企业服务局、南山区人民政府主办，湾区中小企业国际创新交流中心、南山区工业和信息化局承办，旨在进一步发挥南山区创新发展优势，帮助专精特新企业对接上下游产业链，推动项目、技术、人才、资本等要素充分撮合匹配，护航广大“专精特新”企业行稳致远，打造企业高质量、高效率发展的深圳样本。

作为国家级专精特新小巨人、全国产32位MCU领军企业爱普特受邀参加此次活动，并携带其六个全国产高可靠产品系列闪耀亮相。爱普特所展示的产品系列均是基于国产RISC-V内核及自研的微处理器IP库进行研发设计，每个系列产品均根据不同的市场定位和需求具有特色的性能创新点，相关指标及可靠性可媲美国际先进水平。技术创新的同时，爱普特也十分注重品质，爱普特的每一颗MCU均经过严苛的产品测试验证和全面的可靠性测试，以确保产品的高品质交付。目前，爱普特全系列产品均实现了于国内先进工艺55nm/40nm工艺制程上量产，进一步实现了产品在功耗、性能和成本的最佳组合。

活动现场，工业和信息化部中小企业发展促进中心主任单立坡，深圳市中小企业服务局副局长吕哲，南山区副区长夏雷等相关领导莅临爱普特展位参观指导，听取了爱普特代表尹丹对公司及产品的介绍，并对爱普特十年时间不忘初心，坚持国产创新之路表示认可和赞许。

在深圳市南山区这片创新创业的沃土上，爱普特十年如一日，始终坚持“国产创新”初心，不断增强自身研发能力，打破国际技术壁垒。本次由工业和信息化部中小企业发展促进中心、深圳市工业和信息化局、深圳市中小企业服务局、南山区人民政府组织的路演暨产品对接会活动，为参会的小巨人企业搭建了一个链接产业链和金融等相关资源的平台。爱普特将进一步加速研发设计多系列全国产高可靠的中高端MCU产品，填补国产MCU在中高端领域空白，为国产芯片发展而努力奋斗！

工业4.0作为一场制造、产品及服务趋于智能化的技术革命，正在深刻改变传统工业形态。越来越多的高度集成器件参与到工业设备运行中。现代工业离不开具有计算、处理与控制能力的MCU，因其可在有限的空间及电力条件下应用于多种场景，如显示控制、动作控制、实时决策、能量转换等操作都需要MCU来实现。

工业级MCU应用场景范围十分广泛，并对使用寿命、温度、湿度、电磁辐射等有着严格的品质要求。极海半导体长期深耕中高端工控市场，本期就以绝对值编码器、高性能伺服驱动器及变频器方案为例，详细介绍极海半导体32位APM32位工业级MCU在工控领域的出色表现。

智能型绝对值编码器前景可期

随着工业自动化的快速发展，国产编码器技术也不断成熟，绝对值编码器作为运动控制反馈位置回路的关键装置，能将机械运动转换为电信号，提供位置、旋转轴速度、加速度、距离和运动方向等数据，已广泛应用于工业自动化设备、过程控制、工业机器人、医疗设备、精密检测设备等领域中。

复杂的工作环境要求绝对值编码器性能表现优良、长期稳定可靠且耐用，使用MCU开发编码器可灵活设置绝对值编码器分辨率，提高位置精度，大大提升编码器的智能化水平。

根据应用需求、使用环境及成本考量，极海半导体可提供2种绝对值编码器方案：

1.  主要应用于光电式和磁电式绝对值编码器

在该方案中，APM32F103工业级MCU主要用于读取单圈位置、监测电压、计算圈数、实现编码器协议等功能，需要配合编码器单圈芯片使用。

方案1：MCU不做位置解算

2. 主要应用于光电式绝对值编码器

在该方案中，APM32F103工业级MCU主要负责采集光/磁传感器输出的正余弦模拟信号、监测电压、计算圈数、实现编码器协议等功能。

方案2：MCU做位置解算

APM32绝对值编码器方案

• 采用APM32F103工业级主流型MCU，基于Arm® Cortex®-M3内核

• 主频96MHz，Flash 16~512KB，SRAM 6~128KB

•  2个12位高精度ADC，支持16个输入通道，实现高精度动态实时采样

•  2个SPI（最大通信速度18Mbit/s），可快速读写编码器单圈芯片数据

•  3 个USART，其中USART1通信速率4.5Mbit/s，可实现高速可靠的编码器通信协议

• Flash页(1KB)擦除时间≤1.51ms，可替代片外EEPROM读写编码器寄存数据

•  已通过IEC 61508 SIL3功能安全认证，符合工业高可靠性标准

兼具高功率密度、低成本的一体化高性能伺服驱动器平台

伺服驱动器是现代运动控制的重要组成部分，主要通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制，实现高精度的传动系统定位，是传动技术的高端产品，被广泛应用于工业机器人、数控机床等自动化设备中。

极海半导体高性能伺服驱动器平台，支持多种先进算法，包括谐振抑制、机械参数辨识、自适应陷波器、分数阶控制、PWM更新等；具备优异的业内性能表现，电流环带宽高达4KHz，速度环带宽大于800Hz；内置百兆EtherCAT，支持高同步周期、低时钟抖动；采用APM32F407+FPGA+IPM 架构，具有强大的二次开发和灵活的拓展空间；支持不同功能的程序分层，明确清晰，易于封装、协同开发和维护。

APM32高性能伺服驱动器方案

• 采用APM32F407工业级高性能MCU，基于Arm® Cortex®-M4内核

• 主频168MHz，Flash 1MB，SRAM 192+4KB，SDRAM 2MB（可选）

•  采用CAN总线实现电机控制指令传输

•  配套上位机调参软件，方便调节参数

•  内置EMMC接口满足与外围FPGA高效通信应用

•  丰富外围器件，支持电机/驱动器/减速机一体化设计，功率密度高

•  采用磁性编码器实现位置反馈，更具抗震、耐腐蚀、高可靠性，结构更简单

APM32F407在伺服驱动器平台中作为主站MCU的作用

•  开关检测，作为人机交互接口，控制伺服电机启停

•  计算生成伺服驱动器的位置给定，如低速/高速、正转/反转的正弦波和斜坡位置

•  担任EtherCAT通信主站，检测从站数量、生成数据帧并通过网口传输出去

•  作为串口通信，在调试时发送部分过程数据，方便数据分析及辅助调试

助力电机降耗节能的变频器

变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。在风机、水泵、中央空调等负载设备上使用变频调速装置有助于降低转速、减少能耗；同时变频器还可应用于传送、起重、挤压和机床等各种机械设备控制领域，有利于提高工艺水平和产品质量，减少设备的冲击和噪声，延长设备的使用寿命。

随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到广泛应用，极海半导体变频器方案可根据电机实际情况提供所需电源电压，进而达到节能、调速的目的。

APM32变频器应用方案

• 采用APM32F407工业级高性能MCU，基于Arm® Cortex®-M4内核

•  主频168MHz，可超频至240MHz，高效运算处理能力

•  支持外部存储器扩展EMMC

•  支持PWM输出和死区保护

•  支持矢量控制、V/F控制

•  高速GPIO处理响应速度

•  3个12位高精度ADC，提高变频器响应速度，精准控制转矩

•  3个12位高精度ADC快速的转换速率，提高变频器响应速度

随着工业智能化、数字化发展，工业应用场景越来越复杂化，这就要求工业设备系统设计更具高效性、稳定性、安全性。极海半导体长期聚焦于工业领域，逐步形成了市场与技术的自身优势，并与合作伙伴在工业应用方案及验证方面实现了充分合作。

目前极海半导体32位APM32工业级MCU已在智能电网、光伏逆变器、充电桩、电梯控制、仪器仪表、工业打印机等领域得到了广泛应用并保持快速增长态势。

7月6日，记者获悉，国产MCU厂商爱普特与阿里平头哥进一步达成深度战略合作，双方将在工控、人工智能、物联网、车载等领域，持续挖掘RISC-V高性能、高能效、低功耗及智能化的潜力，未来一年计划推出六大RISC-V芯片系列产品，给市场提供更多32位MCU新选择。

作为智能设备的“大脑”，MCU（微处理器）是将CPU、内存、周边接口等功能整合到一起的芯片。AIoT时代的到来，对芯片设计提出了定制化、快速迭代、扩展性和兼容性等多项新挑战，传统芯片架构无法完全满足。简洁、灵活的RISC-V架构遂成为不少头部厂商首选，并带动自主研发MCU的浪潮。

爱普特即是其中的佼佼者。深耕MCU近10年，爱普特2021年出货超1亿颗，是出货量规模最大的全国产32位处理器的MCU企业。依托于平头哥玄铁处理器，爱普特已构建起全套MCU IP库，其MCU广泛应用于美的、小米、松下、博世等品牌产品，在家电、可穿戴电子、健康等领域实现了亿级规模的商业化落地验证。

“根据市场需求，真正做到自定义芯片，才能实现创新超越。平头哥玄铁处理器覆盖各个算力档位，长期迭代并经大规模市场验证，且提供无剑100 SoC设计平台和基础软件工具，为我们自主研发芯片提供了很好的基础。”爱普特副总经理袁永生举例称，在变频微波炉领域，爱普特与平头哥携手针对客户需求优化处理器架构，MCU产品研发设计周期缩短至4个月，“像这样的敏捷开发，传统芯片架构是无法做到的。”

据介绍，平头哥与爱普特未来将携手研发推出六大RISC-V芯片系列，包含语音AI MCU、汽车MCU等。记者了解到，汽车MCU是智能驾驶产业发展的核心器件，一辆汽车要用数十到上百颗MCU，被视为MCU的下一个关键赛道。

“爱普特与平头哥的紧密合作，证明了RISC-V在多样性芯片领域的发展潜力。”平头哥副总裁孟建熠介绍称，“为推进普惠算力的目标，平头哥将继续突破RISC-V核心技术，不断降低芯片设计门槛，赋予客户定制化能力，保障高稳定性，推动RISC-V实现更有特色的创新发展。”

此前，玄铁RISC-V斩获全球权威AI基准测试MLPerf四项第一，刷新性能上限；玄铁C910率先实现安卓12.0新版本的AI支持，不断拓展生态边界；玄铁4款商用处理器及系列软件和工具也已开源开放。

最近一段时间在玩极海的APM32F407系列的MCU，在研究一段时间后发现其资源和意法半导体的STM32F407不相上下。通过对比两者的数据手册和参考手册，我发现APM32F407替代STM32F407绰绰有余。我拿出了我吃灰已久的一块开发板“启明欣欣 IMT407 V5.1”(淘宝搜索“启明欣欣”)。预计将开发板上的STM32F407芯片替换成APM32F407的芯片，看看会发生什么样的事情。

本文记录一下我使用APM32F407替代STM32F407制作的一个小demo（使用SPI外设读取W25Q128）。该demo使用原开发板电路，看看将主控换成APM32F407后看看能不能做到pin对pin的完美替代。

本文使用环境：

硬件

1、启明欣欣 IMT407 V5.1(APM32F407ZGT6)
2、J-link v9.7
3、IMT 2.8 TFTLCD
4、USB转TTL

软件：

1、MDK-ARM Plus Version: 5.36.0.0
2、fireTools

固件或例程库:

1、APM32F4xx_SDK_V1.1
2、启明欣欣STM32F407(高配版V5.1)学习资料（\2 各资源学习例程\标准库版本\15 SPI_W25Qxx）

参考文档：

1.APM32F4xxx用户手册 V1.1
2.APM32F405xG 407xExG数据手册 V1.1
3.启明欣欣407开发板(高配版)V5.1原理图
4.STM32F4xx中文参考手册
5.STM32F407ZGT6数据手册.pdf

先上一下替换芯片后的板子照片（原谅我的渣渣焊工）：

1、环境配置

1.1 APM32F407开发环境

在极海官网获取最新的SDK"APM32F4xx_SDK_V1.1"，在其目录下有Pack“Geehy.APM32F4xx_DFP.1.0.1.pack”，安装完毕后才能使用keil开发APM32F407芯片。

1.2 添加APM32F407驱动库文件

a.在原工程下添加APM32F407的驱动库（本文节取原开发板例程中的SPI_W25Qxx例程），复制APM32F4xx_SDK_V1.1下的Library文件夹至工程目录，改名为APM32F4xx_Library。

b.在原工程下添加APM32F407的中断控制函数文件。将“APM32F4xx_SDK_V1.1\Examples\Template\Template\Source\”和“APM32F4xx_SDK_V1.1\Examples\Template\Template\Include\”下的“apm32f4xx_int.c”和“apm32f4xx_int.h”复制至工程目录“Main\”下。

1.3 添加APM32F407工程及目录

a.在“Project Items”目录下新增“APM32F407”工程，以便换不同的工程进行编辑编译下载。
b.在“Groups”目录下新增“APM32F4xx_StdPeriphDriver”与“APM32F4xx_Startup_config”分组。
c.分别在“APM32F4xx_StdPeriphDriver”与“APM32F4xx_Startup_config”分组下添加本次例程使用到的驱动文件。
d.在“Main”分组下添加我们上一节增加的内容“apm32f4xx_int.c”。

1.4 更改APM32F407工程芯片

将工程“APM32F407”的芯片选型设置为“APM32F407ZG”。

1.5 设置编译选择

a.设置不同工程目录下的编译选择，以控制不同的工程下编译的文件。

“APM32F407”工程去除STM32的编译文件包含。

b.设置“APM32F407”工程的声明为“APM32F40X”。
c.增加“APM32F407”工程中APM32F407驱动库文件头文件目录。

2、底层驱动替换

更改代码，将STM32的驱动函数替换为APM32的驱动函数，这部分比较繁琐，需要慢慢替换。可根据工程所需外设的驱动进行对照替换。如我们现在的工程主要涉及到的外设有：
misc/gpio/spi/fsmc/usart/rcm。可以通过查看两者的参考手册，查看那些寄存器功能基本一致的对应的库函数的功能也基本一致。

2.1 外设与库函数对照

我这里也整理了本次替代过程中常用外设的寄存器与库函数的参照，供大家参考。这里截取部分内容，更多内容请查阅附件表格。

2.2 驱动替换方式

由于前文我们已经将“APM32F407”工程的声明设置为“APM32F40X”，这里我们仅需将涉及外部功能模块的源码文件内的驱动进行替换。通过宏定义的方式以支持不同平台的文件。
如包含头文件时：

#ifdef STM32F40_41xxx
	/** 原 stm32 接口或外设驱动 */
    #include "stm32f4xx.h"
#endif

#ifdef APM32F40X
	/** 替换为 apm32 接口或外设驱动 */
    #include "apm32f4xx.h"
    #include "apm32f4xx_misc.h"
    #include "apm32f4xx_spi.h"
    #include "apm32f4xx_rcm.h"
    #include "apm32f4xx_smc.h"
    #include "apm32f4xx_gpio.h"
    #include "apm32f4xx_usart.h"
#endif
如替换GPIO外设驱动时：
#ifdef STM32F40_41xxx
    /** 原 stm32 接口或外设驱动 */
    GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;

    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF, ENABLE);    //使能GPIOF时钟

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9; //KEY0 KEY1 KEY2 KEY3对应引脚
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;             //普通输入模式
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;       //100M
    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;             //上拉
    GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStructure);                   //初始化GPIOF6,7,8,9
#endif

#ifdef APM32F40X
	/** 替换为 apm32 接口或外设驱动 */
    GPIO_Config_T  GPIO_InitStructure;

    RCM_EnableAHB1PeriphClock(RCM_AHB1_PERIPH_GPIOF);

    GPIO_InitStructure.pin = GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7|GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9;
    GPIO_InitStructure.mode = GPIO_MODE_IN;
    GPIO_InitStructure.speed = GPIO_SPEED_100MHz;
    GPIO_InitStructure.otype = GPIO_OTYPE_PP;
    GPIO_InitStructure.pupd = GPIO_PUPD_UP;

    GPIO_Config(GPIOF, &GPIO_InitStructure);

#endif

替换过程较为繁琐，这里不再一一赘述。具体代码实现大家可参考附件源码。

3 程序下载与仿真

由于我们的已做双工程处理，在修改底层驱动至APM32F407时并不影响原工程内容，我们可以通过选择不同的工程对目标芯片进行下载。我这里选择"APM32F407"工程通过J-LINK下载我手上的板子。

程序下载过程中会提示我们选择芯片平台，这里选择“M4”即可。

4 最后效果

a.程序开始运行后，屏幕会显示请用户发送数据到串口1“Please send data to usart1”，此时用户就要通过串口助手向开发板发送数据，发送格式为S…….E。“….…”为用户所需要发送的数据，发送后数据存在 receive_str[ ]数值中并在显示屏显示。

b.将接收到的数据写入W25Q128，KEY0按下,将串口1接收到的数据(receive_str[ ]中数据)写入25Q128。
c.将写入到W
25Q128的数据读出并显示，KEY1按下,将写入到W25Q128中的数据读出并显示。

5 总结

以上便是本次使用APM32F407替代STM32F407的简要过程。通过本次替代经历，发现极海的APM32F407芯片的硬件与软件环境对STM32F407都有着非常优秀的替代能力。在原有硬件无需改动的情况下，简单的进行驱动更换后也能很好运行起来。国产优秀替代者极海也！各位小伙伴可以和我一起讨论替代过程中发生的趣事~

整个内容较多，个人能力有限，些许地方可能存在较多问题，欢迎大家指出。

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