AT32F405

GPIO特性

AT32F402/405支持多达56个双向I/O引脚,这些引脚分为5组,分别为PA0-PA15、PB0-PB15、PC0-PC15、PD2、PF0-PF1、PF4-PF7、PF11、每个引脚都可以实现与外部的通讯、控制以及数据采集的功能。

  • 每个引脚都可以软件配置成浮空输入、上拉/下拉输入、模拟输入/输出、通用推挽/开漏输出、复用推挽/开漏输出。
  • 每个引脚都可以映射到16个外部中断
  • 几乎所有I/O口可容忍5V
  • 所有I/O口均为快速I/O,寄存器存取速度最高fAHB
  • 每个引脚都有独立的弱上拉/下拉功能
  • 每个引脚都可以软件配置输出驱动能力
  • 每个引脚的外设功能可以通过一个特定的操作锁定,以避免意外的写入I/O寄存器
  • GPIO设置/清除寄存器(GPIOx_SCR)和GPIO位清除寄存器(GPIOx_CLR)为GPIO输出数据寄存器(GPIOx_ODT)提供位访问能力

GPIO

GPIO在复位期间和刚复位后,复用功能未开启,大部分I/O端口被配置成浮空输入模式。

每个引脚可以由软件配置成四种输入模式(输入浮空、输入上拉、输入下拉、模拟输入)和四种输出模式(开漏输出、推挽式输出、推挽式复用、开漏复用)。

每个I/O端口对应的寄存器允许半字或字节访问,每个I/O端口位可以自由编程。

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图1. GPIO基本结构

注意:PC13所对应的GPIO功能以及相关的ERTC功能初始上电时不能直接使用,如要使用请参考ES0011_AT32F402_405_Errata_Sheet GPIO章节

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表1. GPIO配置表

GPIO toggle

AT32F402/405提供的I/O口均为快速I/O,寄存器存取速度最高为fAHB,所以可以看到GPIO翻转频率能够轻松达到108MHz:

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图2. I/O翻转速度

IO引脚的5V or 3.3V容忍

标准3.3V容忍引脚(TC)

所有振荡器用到的引脚都是标准3.3V容忍引脚。

  • PC14/PC15(LEXT_IN/OUT)

  • PF0/PF1(HEXT_IN/OUT)
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表2. TC引脚示例

带模拟功能5V容忍引脚(FTa)

ADC占用端口为带模拟功能5V容忍引脚。FTa引脚设置为输入浮空、输入上拉、或输入下拉时,具有5V电平容忍特性;设置为模拟模式时,不具5V电平容忍特性,此时输入电平必须小于VDD+0.3V。

  • PA0–PA7
  • PB0–PB2
  • PC0–PC5
  • PF4–PF5
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表3. FTa引脚示例

带20mA吸入能力5V容忍引脚(FTf)

部分I2C占用端口为带20mA吸入能力的5V容忍引脚,用以支持I2C的增强快速模式。

  • PB3/PB9/PB10

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表4. FTf引脚示例

5V容忍引脚(FT)

其余的GPIO都为5V容忍引脚。

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表5. FT引脚示例

IOMUX

I/O复用功能输入/输出

  • 大多数外设共享同一个GPIO引脚(比如PA0,可作为TMR1_EXT/USART2_CTS/I2C2_SCL/USART4_TX..)

  • 而对某个具体的GPIO引脚,在任意时刻只有一个外设能够与之相连

  • 某些外设功能还可以重映射到其他引脚,从而使得能同时使用的外设数量更多

选择每个端口线的有效复用功能之一是由两个寄存器来决定的,分别是GPIOx_MUXL和GPIOx_MUXH复用功能寄存器。可根据应用的需求用这两寄存器连接复用功能模块到其他引脚。
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表6. 通过GPIOA_MUX寄存器配置端口A的复用功能

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表7. 通过GPIOB_MUX寄存器配置端口B的复用功能

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表8. 通过GPIOC_MUX寄存器配置端口C的复用功能

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表9. 通过GPIOD_MUX寄存器配置端口D的复用功能

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表10. 通过GPIOF_MUX寄存器配置端口F的复用功能

特殊I/O

调试复用引脚

  • 在复位时,和复位后不像其他GPIO一样处于浮空输入状态,而是处于复用模式

  • PA13:SWDIO,复用上拉

  • PA14:SWCLK,复用下拉

振荡器复用引脚

  • 振荡器关闭的状态下(复位后的默认状态),相关引脚可用作GPIO

  • 振荡器使能状态下,相应引脚的GPIO配置无效

  • 振荡器处于bypass模式(使用外部时钟源)时,LEXT_IN/HEXT_IN为振荡器时钟输入引脚,LEXT_OUT/HEXT_OUT可做GPIO使用

电池供电域下的引脚

  • 电池供电域下的引脚包括PC13、PC14以及PC15,电池供电域只能由VDD供电。

  • PC13可以作为通用I/O口、TAMPER引脚、ERTC校准时钟、ERTC闹钟或秒输出,PC14和PC15可以用于GPIO或LEXT引脚。PC13至PC15作为I/O口的速度必须限制在2MHz以下,最大负载为30pF,而且这些I/O口绝对不能当作电流源。

GPIO固件驱动程序API

Artery提供的固件驱动程序包含了一系列固件函数来管理GPIO的下列功能:

  • 初始化配置

  • 读取输入端口或某个输入引脚

  • 读取输出端口或某个输出引脚

  • 设置或清除某个引脚的输出

  • 锁定引脚

  • 引脚的复用功能配置

注:所有project都是基于keil5而建立,若用户需要在其他编译环境上使用,请参考AT32xxx_Firmware_Library_V2.x.x\project\at_start_xxx\templates中各种编译环境(例如IAR6/7,keil4/5)进行简单修改即可。

输出模式

GPIO提供了两种不同类型的输出模式分别是,推挽输出以及开漏输出,下面是输出模式的配置示例:

gpio_init_struct.gpio_pins=GPIO_PINS_x;

gpio_init_struct.gpio_mode=GPIO_MODE_OUTPUT;/*选择输出*/

gpio_init_struct.gpio_pull=GPIO_PULL_NONE;/*无、上拉或下拉*/

gpio_init_struct.gpio_out_type=GPIO_OUTPUT_PUSH_PULL;/*选择推挽或开漏*/

gpio_init_struct.gpio_drive_strength=GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER;

gpio_init(GPIOy,&gpio_init_struct);

输入模式

GPIO提供了三种不同类型的输入模式分别是,浮空输入、上拉输入以及下拉输入,下面是输入模式的配置示例:

gpio_init_struct.gpio_pins=GPIO_PINS_x;

gpio_init_struct.gpio_mode=GPIO_MODE_INPUT;/*选择输入*/

gpio_init_struct.gpio_pull=GPIO_PULL_NONE;/*无、上拉或下拉*/

gpio_init_struct.gpio_drive_strength=GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER;

gpio_init(GPIOy,&gpio_init_struct);

模拟模式

当需要使用ADC通道作为输入时,需要将相应的引脚配置为模拟模式,下面是模拟模式的配置示例:

gpio_init_struct.gpio_pins=GPIO_PINS_x;

gpio_init_struct.gpio_mode=GPIO_MODE_ANALOG; /* 选择模拟输入*/

gpio_init_struct.gpio_pull=GPIO_PULL_NONE; /* 无、上拉或下拉 */

gpio_init_struct.gpio_drive_strength=GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER;

gpio_init(GPIOy, &gpio_init_struct);

复用模式

1. 不论使用何种外设模式,都必须将I/O配置为复用功能,之后系统才能正确使用I/O(输入或输出)。

2. I/O引脚通过复用器连接到相应的外设,该复用器一次只允许一个外设的复用功能(MUX)连接到I/O引脚。这样便可确保共用同一个I/O引脚的外设之间不会发生冲突。每个I/O引脚都有一个复用器,该复用器具有16路复用功能输入/输出(MUX0到MUX15),可通过gpio_pin_mux_config()函数对这些引脚进行配置:

  • 复位后,所有I/O都会连接到系统的复用功能0(MUX0)

  • 通过配置MUX1到MUX15可以映射外设的复用功能

3. 除了这种灵活的I/O复用架构之外,各外设还具有映射到不同I/O引脚的复用功能,这可以针对不同器件封装优化外设I/O功能的数量;例如,可将USART2_TX引脚映射到PA2或PA14引脚上。

4. 配置过程:

  • 使用gpio_pin_mux_config()函数将引脚连接到所需的外设复用功能(MUX),例如配置PA0作为TMR1_EXT输入gpio_pin_mux_config(GPIOA,GPIO_PINS_SOURCE0,GPIO_MUX_4);

  • 使用GPIO_Init()函数配置I/O引脚:

    通过以下方式配置复用功能模式下的所需引脚

    gpio_init_struct.gpio_mode=GPIO_MODE_MUX;

    通过以下成员选择类型、上拉/下拉和驱动力

    gpio_out_type、gpio_pull和gpio_drive_strength成员

根据上述配置过程,下面将介绍几种外设的常用配置示例。

USART I/O复用模式配置

/*使能GPIOA的时钟*/

crm_periph_clock_enable(CRM_GPIOA_PERIPH_CLOCK,TRUE);

/*将PA9连接到USART1_Tx*/

gpio_pin_mux_config(GPIOA,GPIO_PINS_SOURCE9,GPIO_MUX_7);

/*将PA10连接到USART1_Rx*/

gpio_pin_mux_config(GPIOA,GPIO_PINS_SOURCE10,GPIO_MUX_7);

/*将USART1_Tx和USART1_Rx配置为复用功能*/

gpio_init_struct.gpio_pins=GPIO_PINS_9 | GPIO_PINS_10;

gpio_init_struct.gpio_mode=GPIO_MODE_MUX;

gpio_init_struct.gpio_pull=GPIO_PULL_NONE;

gpio_init_struct.gpio_out_type=GPIO_OUTPUT_PUSH_PULL;

gpio_init_struct.gpio_drive_strength=GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER;

gpio_init(GPIOA,&gpio_init_struct);

TMR I/O复用模式配置

/*使能GPIOA的时钟*/

crm_periph_clock_enable(CRM_GPIOA_PERIPH_CLOCK,TRUE);

/*将PA6连接到TMR1_BRK*/

gpio_pin_mux_config(GPIOA,GPIO_PINS_SOURCE6,GPIO_MUX_1);

/*将PA8连接到TMR1_CH1*/

gpio_pin_mux_config(GPIOA,GPIO_PINS_SOURCE8,GPIO_MUX_1);

/*将PA12连接到TMR1_EXT*/

gpio_pin_mux_config(GPIOA,GPIO_PINS_SOURCE12,GPIO_MUX_1);

/*将以上TMR1引脚(PA6/PA8/PA12)配置为复用功能*/

gpio_init_struct.gpio_pins=GPIO_PINS_6 | GPIO_PINS_8 | GPIO_PINS_12;

gpio_init_struct.gpio_mode=GPIO_MODE_MUX;

gpio_init_struct.gpio_pull=GPIO_PULL_NONE;

gpio_init_struct.gpio_out_type=GPIO_OUTPUT_PUSH_PULL;

gpio_init_struct.gpio_drive_strength=GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER;

gpio_init(GPIOA,&gpio_init_struct);

2C I/O复用模式配置

/*使能GPIOB的时钟*/

crm_periph_clock_enable(CRM_GPIOB_PERIPH_CLOCK,TRUE);

/*将PB6连接到I2C1_SCL*/

gpio_pin_mux_config(GPIOB,GPIO_PINS_SOURCE6,GPIO_MUX_4);

/*将PB7连接到I2C1_SDA*/

gpio_pin_mux_config(GPIOB,GPIO_PINS_SOURCE7,GPIO_MUX_4);

/*将I2C1_SCL和I2C1_SDA配置为复用功能,注意I2C引脚的输出类型应为开漏输出*/

gpio_init_struct.gpio_pins=GPIO_PINS_6 | GPIO_PINS_7;

gpio_init_struct.gpio_mode=GPIO_MODE_MUX;

gpio_init_struct.gpio_pull=GPIO_PULL_NONE;

gpio_init_struct.gpio_out_type=GPIO_OUTPUT_OPEN_DRAIN;

gpio_init_struct.gpio_drive_strength=GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER;

gpio_init(GPIOB,&gpio_init_struct);

来源:AT32 MCU 雅特力科技

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围观 24

3月28-29日,由AspenCore主办的2024国际集成电路展览会暨研讨会(IIC Shanghai)在上海张江科学会堂圆满举行。除了众多领域专家的精彩演讲外,2024年中国IC设计Fabless100排行榜也在同期举行的中国IC领袖峰会发布,雅特力AT32F405荣获“中国IC设计成就奖之年度最佳MCU”。

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年度最佳MCU

作为中国IC设计行业的风向标,2024中国IC领袖峰会以“芯•未来”为主题,揭晓过去一年在10多个技术领域表现突出的国产IC设计公司。AT32F405凭借卓越的产品性能和市场表现在评选中脱颖而出,荣获年度最佳MCU奖。此次获奖也是行业专家及业界媒体对雅特力实力的充分肯定。

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AT32F405集成独立的HS USB OTG(内建PHY)与FS USB OTG(设备模式均支持无晶振Xtal-less)接口,有效提升产品传输速率,在市场应用中有着突出表现,满足高阶电竞键鼠市场、工业自动化、USB周边、物联网(IoT)及消费性电子等各种需高运算、高速USB应用需求,综合性能超越业界同级HS USB OTG芯片。并提供最小封装体积4 x 4mm,满足各类小体积无线USB Dongle需求。基于雅特力AT32F405的电竞键鼠应用方案可达到8k Report Rate的响应速率,通过拓展外部RF可实现三模连接,即USB+BLE+2.4G模式,为游戏玩家提供了更加流畅、快捷的输入体验。

MCU与嵌入式系统应用论坛

IIC研讨会作为中国具影响力的系统设计盛会,汇集了来自世界各地的行业领袖、专家学者和企业代表,打造了一场覆盖电子产业的年度嘉年华。在同期MCU与嵌入式系统应用论坛上,雅特力产品市场总监林金海发表了“高效驱动,创芯突破,雅特力持续构建高效的开发生态平台”的主题演讲,与行业专家共同探讨产业发展,并分享雅特力在技术创新、产品研发以及战略布局等方面的最新规划与成果。

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林金海介绍到,受益于AIoT、工业控制、汽车电子等产业的蓬勃发展,MCU的需求将持续增长,应用场景的多样化对于高性能、低功耗、高可靠性的MCU需求更为迫切。雅特力根据市场需求不断拓展MCU产品线,目前已拥有低功耗、超值型、主流型、高效能、无线型及车载型六大产品线,以更高效、更创新的产品满足客户日益增长的需求。并预计在下半年发布电机专用MCU产品,为电机应用市场带来高效能、高集成和高性价比的产品。

在物联网领域,MCU需要满足大量设备的低功耗、长寿命等要求。雅特力近期推出的AT32L021入门级低功耗MCU,最小封装面积仅3x3mm,深睡眠(Deepsleep)下电流约9uA,唤醒时间低于17us,待机模式(Standby)下电流仅为1.2uA,有效延长电池寿命。特别适用于便携式设备、无线传感器、OBD、BMS、RF工业控制、无线通信模块及物联网设备等各种靠电池供电和小空间开发设计需求的设备。

在汽车电子领域,新能源汽车的渗透率提高和智能驾驶级别的升级将进一步推动MCU市场的发展,MCU需要具备高度的可靠性和稳定性,以确保行车安全。雅特力推出了AT32A403A车载系列MCU,并即将发布AT32A423,皆通过AEC-Q100认证,符合车用电子高可靠性和稳定性要求,同时可广泛适用于车身控制、ADAS辅助驾驶、车载影音、BMS等新能源车用场景。

除了相对完善的产品线,高效的开发工具,RTOS、GUI、IDE等软件平台,及时的在地支持,极大地提升了产品的综合竞争力。雅特力持续投入研发,不断优化我们的产品与生态,努力构建一个高效、开放的MCU开发生态平台,共同推动行业发展,为用户创造更大的价值。从系统开发阶段至量产烧录,以及后续固件更新作业,为用户提供一系列丰富的软件工具。升级AT-Link Family编程调试工具,提高产品操作便利性和兼容性;与SEGGER达成了合作,J-Link仿真调试器与Flasher在线烧录器已全面支持AT32 MCU产品;还提供自有AT32 Workbench图形化代码生成工具,协助开发人员简单轻松配置MCU引脚和周边,且快速产生初始化代码,满足设计需求和降低整体开发时间,使应用开发流程更为高效、可靠,有效缩短产品上市周期。

IIC展览会现场,雅特力带来了高效能MCU产品及丰富的行业应用,包括电机控制、智能数显电脑机箱、电竞键盘、光伏逆变器、高速风筒、电动两轮车、毫米波雷达、汽车电子等应用方案。

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来源:AT32 MCU 雅特力科技

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围观 36

电子竞技行业近年来发展迅速,成为一个全球性的热潮。根据统计数据,2022年全球电竞观众数量已经超过了5亿人,市场规模也达到了13亿美元。这个行业的快速发展得益于技术的不断进步,其中高速USB接口技术便是其中一个重要因素。

电竞游戏节奏快速,需要实时传输和响应大量的数据,对键盘、鼠标、显示器等设备的灵敏度、舒适度有着更高要求,需要玩家能够快速、准确地输入指令,从而在游戏中获得优势,这就需要电竞设备具备高效的数据传输能力,以避免数据拥堵或延迟。高速USB接口因其通用性、便捷性和快速传输数据的特性,在键盘与鼠标上得到了广泛的应用,有效改善了传统键鼠容易出现卡顿和延迟的情况,设备连接更加便捷,按键响应更加迅速,用户可以更快地完成输入,提高游戏体验感。

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MCU作为应用的核心控制单元,负责协调和管理各个组件的工作,包括按键、USB接口和其它外设,承担着键鼠与计算机之间的数据传输和信号处理任务,确保了产品的高速、稳定和可靠。基于雅特力AT32F405的电竞键鼠应用方案搭配高速USB 2.0 OTG,可实现有线或无线的高Report Rate,最高可达8k Report Rate的速率。通过拓展外部RF可实现三模连接,即USB+BLE+2.4G模式,为游戏玩家提供了更加流畅、方便快捷的输入体验。

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▲8K Report Rate 实测USB数据包

基于AT32F405的电竞键鼠应用方案

AT32F405集成独立的HS USB OTG(内建PHY)与FS USB OTG,HS USB 2.0数据传输速率达480Mbps,大幅提升电竞键鼠反应速度和精准度,以更低延时在竞技类游戏中占得先机。高速USB接口还支持多通道数据传输,可以同时处理多个设备的数据传输请求,使得电竞键鼠能够更稳定地连接到电脑。

电竞键鼠需要具备高度的自定义功能,以满足不同玩家的需求。AT32F405拓展了丰富外设接口,1组QSPI、1组CAN总线、8个UART、3个SPI/I²S与1个独立全双工I²S、3个I²C、1个16位高级定时器、7个16位通用定时器、1个32位通用定时器、2个16位基本定时器,同时还扩展了最高1个采样率高达2Msps的12位16通道高速ADC。丰富的接口为电竞键鼠的设计和应用提供了广阔的空间,可以实现高性能、个性化的产品应用,为玩家带来更好的操作体验。

通过SPI接口连接外部存储器、传感器等器件,通信速率最高可达36兆位/秒,可实现对电竞键鼠RF无线模块的灵活控制。AT32F405还内建PHY,大大降低了外围电路成本,提供封装尺寸最小为4 x 4mm,可满足各类小体积无线USB Dongle需求。

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电竞键鼠利用多路PWM控制信号来实现灯光和多媒体控制功能。AT32F405通过优化PWM信号的频率和占空比,以及整合多路信号,实现多种炫酷的灯光效果,为玩家带来沉浸式的操作体验。

此外,AT32F405搭载ARM®-Cortex®-M4内核,CPU主频达216MHz,内建单精度浮点运算单元(FPU)和数字信号处理器(DSP),具有高效的运算能力,搭配高DPI光学传感器,可捕捉到鼠标移动的微小细节,并快速处理和计算鼠标光学传感器采集的数据,实现更快速、更精准的移动和定位,同时提高键盘按键响应能力和速度。

来源:AT32 MCU 雅特力科技

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围观 15

因应高速USB市场需求,产品技术不断推陈出新,USB2.0发展带来的高速连接能力,优化消费者的产品使用体验,且由于支持即插即用和热插拔,提高设备易用性,USB接口在各项设备中成为主流通用接口。在USB2.0标准中,High-speed接口(简称HS)传输速率最大480 Mbps,Full-speed接口(简称FS)传输速率最大12Mbps,而USB OTG作为USB2.0标准补充接口,可被用来作Host或Device,如连接外部U盘读取档案内容或外接设备扩充功能,如鼠标、耳机、键盘等。

雅特力作为32位MCU创新领导者,领先业界研发USB OTG产品拓展其功能性,于近日正式推出主流型AT32F402和AT32F405系列新品,集成独立的HS USB OTG(内建PHY,仅F405支持)与FS USB OTG(设备模式均支持无晶振Xtal-less)。以ARM®-Cortex®-M4F为核心,高达216MHz的CPU运算速度,提供大容量256KB Flash和96+6KB SRAM,拥有复杂外设接口,除扩展1个采样率高达2Msps的12-bit ADC,还包括1个QSPI、1个CAN、8个UART、3个SPI、1个独立全双工I²S、3个半双工I²S与3个I²C,提供更高效的运算能力和传输速率,助力设计人员弹性开发产品功能,满足电竞市场、工业自动化、USB周边、物联网(IoT)及消费性电子等各种需高运算、高速USB应用需求。

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AT32F402和AT32F405系列皆提供多种封装尺寸,包括LQFP64(含10x10mm和7x7mm)、 LQFP48、 QFN48、QFN32,可满足不同市场需求,其中AT32F402软件和引脚封装兼容AT32 MCU全系列产品,供开发人员随时升级产品,缩短设计周期。搭配友好的生态环境系统,持续完善的开发工具平台,如AT-Link- Family程序设计调试工具等硬件资源,以及BSP标准库、ICP/ISP程序烧录工具、AT32 New Clock Configuration、CAN BitRate和I²C Timing Configuration图形化(GUI)工具等软件资源,支持Keil, IAR , eclipse, RT-Thread Studio等IDE平台与RT-Thread OS, FreeRTOS及LittlevGL等OS/GUI平台。通过易用的软硬件工具,降低开发人员入门使用门槛,减少重复设置工作,同时加速开发效率,缩短上市时程。

AT32F402/F405系列产品已经开始发送样片并于2023年9月正式投入量产供货。

来源:AT32 MCU 雅特力科技

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