一文解析STM32、GD32、ESP32差异

前言 

STM32：意法半导体在 2007 年 6 月 11 日发布的产品，32位单片机。

GD32：兆易创新 2013 年发布的产品，在芯片开发、配置、命名上基本模仿 STM32，甚至 GPIO 和 STM32 都是 pin to pin 的，封装不改焊上去直接用。有时候 STM32 的源码不修改，重新编译烧写到 GD32 上就可以跑。当然也有很多不同，比如串口驱动、USB 、库文件等。

ESP32：乐鑫公司 2017 年开发的产品，和 STM32、GD32 不同，ESP32 主要面向物联网领域，支持功能很多，但引出 GPIO pin 脚很少，因此大多数 GPIO 都有很多复用功能。出厂就集成蓝牙、WiFi 等物联网必备功能，板子也很小，适合物联网。

GD32 和 STM32 的区别

GD32 是国产单片机，据说开发人员来自ST公司，GD32 也是以 STM32 作为模板做出来的。所以 GD32 和 STM32 有很多地方都是一样的，不过 GD32 毕竟是不同的产品，不可能所有东西都沿用 STM32，有些自主开发的东西还是有区别的。不同的地方如下：

1、内核

GD32 采用二代的 M3 内核，STM32 主要采用一代 M3 内核，下图是 ARM 公司的 M3 内核勘误表，GD 使用的内核只有 752419 这一个 BUG。

2、主频

使用HSE(高速外部时钟)：GD32的主频最大108M，STM32的主频最大72M

使用HSI(高速内部时钟)：GD32的主频最大108M，STM32的主频最大64M

主频大意味着单片机代码运行的速度会更快，项目中如果需要进行刷屏，开方运算，电机控制等操作，GD 是一个不错的选择。

3、供电

外部供电：GD32 外部供电范围是 2.6~3.6V，STM32 外部供电范围是2.0~ 3.6V或1.65~ 3.6V。GD 的供电范围比 STM32 相对要窄一点。

内核电压：GD32 内核电压是 1.2V，STM32 内核电压是 1.8V。GD 的内核电压比 STM32 的内核电压要低，所以 GD 的芯片在运行的时候运行功耗更低。

4、Flash差异

GD32 的 Flash 是自主研发的，和 STM32 的不一样。

GD Flash 执行速度：GD32 Flash 中程序执行为 0 等待周期。

STM32 Flash 执行速度：ST 系统频率不访问 flash 等待时间关系：0 等待周期，当 0Flash 擦除时间：GD 擦除的时间要久一点，官方给出的数据是这样的：GD32F103/101 系列 Flash 128KB 及以下的型号， Page Erase 典型值 100ms， 实际测量 60ms 左右。对应的 ST 产品 Page Erase 典型值 20~40ms。

5、功耗

从下面的表可以看出 GD 的产品在相同主频情况下，GD 的运行功耗比 STM32小，但是在相同的设置下 GD 的停机模式、待机模式、睡眠模式比 STM32 还是要高的。

6、串口

GD 在连续发送数据的时候每两个字节之间会有一个 Bit 的 Idle，而 STM32 没有，如下图：

GD 的串口在发送的时候停止位只有 1/2 两种停止位模式。STM32 有 0.5/1/1.5/2 四种停止位模式。

GD 和 STM32 USART 的这两个差异对通信基本没有影响，只是 GD 的通信时间会加长一点。

7、ADC 差异

GD 的输入阻抗和采样时间的设置和 ST 有一定差异，相同配置 GD 采样的输入阻抗相对来说要小。具体情况见下表这是跑在 72M 的主频下，ADC 的采样时钟为 14M 的输入阻抗和采样周期的关系：

8、FSMC

STM32 只有 100Pin 以上的大容量（256K及以上）才有 FSMC，GD32 所有的 100Pin 或 100Pin 以上的都有 FSMC。

9、103 系列 RAM&FLASH 大小差别

GD103 系列和 ST103 系列的 ram 和 flash 对比如下图：

10、105&107系列STM32和GD的差别

GD的105/107的选择比ST的多很多，具体见下表：

11、抗干扰能力

GD 的抗干扰能力不如 STM32，还需要一定打磨。

ESP32 和 STM32

ESP32 是乐鑫公司推出的一款采用两个哈佛结构 Xtensa LX6 CPU 构成的拥有双核系统的芯片。所有的片上存储器、片外存储器以及外设都分布在两个 CPU 的数据总线和／或指令总线上。

相比于 STM32 的一个大家族，ESP32 虽然也代表一个系列，但目前来说，这个系列的成员还是比较少的，我们看下：

资源如下：

功能框图如下：

模块（非芯片）的引脚分布如下：

ESP32 这个模块的 IO 并不多，估计也就 30 个左右（芯片有34个，但是模块中外接 FLASH 用掉了一些）。但是你会发现它有几个特点：

1、集成了非常多的外设接口，SPI、IIC、IIS、AD、DA、PWM、IR、UART、CAN等等。IO 数量有限，所以基本上每个 IO 都有多个功能。

2、片内flash和ram很大，flash有448KB，ram有520KB。而模块上直接挂了一个4MB的flash。

3、速度快！虽然外接晶体的频率只有40MHZ，但通过内部主频可以支持80MHZ、160MHZ、240MHZ，运算能力高达600MIPS。

4、有wifi和蓝牙！当前两者不能同时使用。

STM32 和 ESP32 基本是有各自不同的定位。ESP32 偏向体积小巧、速度超快、功能强大，通过 wifi 接入网络，专门为物联网而生；而 STM32 偏向管脚丰富、功能全面，虽然没有 wifi 和蓝牙，速度也没有 ESP32 快，但是可以通过网口接入网络，可以控制更多的外设，为消费电子和工业控制而生。

总结

STM32 和 GD32 是同质化产品，区别一个是国外，一个是国产，最近流行国产化替代，所以 GD32 还是很有发展前景的。