早在新冠疫情爆发前的 2019 年，就曾经撰写过一篇关于 ARM 标准库的技术长文 《意法半导体 STM32F103 标准库典型实例》 ，文章非常详尽的介绍了各种常见片上外设资源的应用。时至 4 年以后的今天，国产微控制器在工程实践领域已经得到了广泛运用，因而基于兆易创新 推出的国产 ARM 微控制器，设计和制作了 UINIO-MCU-GD32F350RBT6 这款开源核心板，同时撰写了本篇文章作为配套的资料教程，希冀为国产芯片的商业化普及尽自己一份绵薄之力。

UINIO-MCU-GD32F350RBT6 是一款采用 LQFP64 封装的 GD32F350RBT6 微控制器核心板，基于 ARM Cortex-M4 内核架构，主频高达 108MHz，拥有 128K 容量 Flash，以及 16K 的 SRAM。而 UINIO-MCU-GD32F103C 采用 LQFP48 封装的 GD32F103Cxxx 系列微控制器（包括 GD32F103CBT6、GD32F103C8T6、GD32F103C6T6、GD32F103C4T6），基于 ARM Cortex-M3 内核架构，主频达到 108MHz，拥有 16K ~ 128K 容量 Flash，以及 6K ~ 20K 的 SRAM。

树莓派 RP2040 是一款采用 ARM Cortex-M0+ 双核心的微控制器，运行频率高达 133MHz，片上内置有 264KB 容量的 SRAM 内存，并且能够外接高达 16MB 容量的片外 Flash 闪存（通过 QSPI 总线连接），内部还集成有 DMA 控制器，以及 30 个 GPIO 引脚（其中 4 个可用作模拟输入）。除此之外，片上还拥有 2 个 UART 控制器、2 个 SPI 控制器、2 个 I²C 控制器、16 个 PWM 通道，以及 2 个可编程 PIO（Programmable I/O）块，并且支持 USB 1.1 主机和设备模式。

UINIO-MCU-RP2040 是一款基于 RP2040 的开发板，板载 Flash 采用更为小巧的 WSON8 封装，添加 SOD123 封装的肖特基势垒二极管防止正负级反接，同时增加用于全局异步复位的 RESET 按钮，并且引出了官方 Pico 开发板所没有的 GPIO23 和 GPIO24 两个引脚资源。除此之外，由于模数转换引脚内部集成有连接至 IOVDD 的反向二极管，所以采用 FET 场效应管 DMG1012T 防止 RP2040 未上电时，这些引脚上施加的电压通过 ADC3 引脚泄露至 3.3V 电源网络。

UINIO-Monitor 同时拼接有 128×64 分辨率 SSD1315 驱动的 0.96 英寸 OLED 显示屏，160×80 分辨率 ST7735 驱动的 0.96 英寸 LCD 显示屏，240×240 分辨率 ST7789 驱动的 1.3 英寸 LCD 显示屏。以及采用相同驱动芯片，但是分辨率分别为 240×320 与 240×280 的 2.4 英寸以及 1.69 英寸 LCD 显示屏。所有屏幕全部板载有 0.5mm 间距的 FPC 柔性排线连接器，同时还引出 2.54mm 间距的直插排针，便于通过杜邦线快速搭建实验电路。

之前由我设计制作并且开源出来的 UINIO-MCU-ESP32C3 和 UINIO-MCU-ESP32S3 两款核心板，分别基于乐鑫科技的 ESP32-C3 (RISC-V) 与 ESP32-S3 (Xtensa) 微控制器（更多玩法可以参考之前撰写的 《基于 UINIO-MCU-ESP32 的 Arduino 进阶教程》 一文）。而本篇文章就会采用这两款核心板，以及乐鑫官方的 Arduino-ESP32 板级支持包，结合 U8G2 和 TFT_eSPI 两款开源显示库，帮助大家快速上手 UINIO-Monitor 系列里的 5 款显示屏。

Arduino-ESP32 是由乐鑫科技在 GitHub 开源社区推出的一款基于 Arduino IDE 的板级支持包（BSP，Board Support Package），除了兼容大部分通用的 Arduino API 之外，还能够支持 ESP32 系列芯片一些独有的特性化 API。由于几年以前已经撰写过一篇基于标准 Arduino API 的《玩转 Arduino Uno、Mega、ESP 开源硬件》，所以本篇文章不再赘述相关内容，而是结合 U8G2、AsyncTimer、RBD_BUTTON、LiquidCrystal_I2C、ESP32SPISlave、Servo、SdFat 等常用第三方库，通过分析注释典型的示例代码，分门别类的介绍了各种片上资源外设的实例化运用。

ESP32-C3 和 ESP32-S3 是当前市场上比较流行的两款物联网主控芯片方案，它们分别基于开源的 RISC-V 内核，以及商业化的 Xtensa 内核，并且同时支持 WiFi 与 Bluetooth 无线连接。由于日常工作当中经常使用到这两款微控制器，所以特意设计了 UINIO-MCU-ESP32C3 和 UINIO-MCU-ESP32S3 两款核心板，关于它们硬件电路设计方面的相关内容，可以进一步参考本篇文章的姊妹篇《UINIO-MCU-ESP32 核心板电路设计》。由于本文属于 Arduino 进阶性质的教程，阅读时需要具备一定的嵌入式开发经验，萌新可以阅读笔者更早之前撰写的《玩转 Arduino Uno、Mega、ESP 开源硬件》。

UINIO-Logic-24MHz 是一款同时兼容赛普拉斯（已经被英飞凌收购）CY7C68013A 和芯佰微电子 CBM9002A 两款 USB 控制器的开源逻辑分析仪，可以同时采集 8 个通道的数字信号，单个通道的最大采样频率为 24Mhz，可以支持高达 5.5V 的逻辑电平（大于 2V 视为高电平，低于 0.8V 视为低电平）。即可以采用 Sigrok Pulse View（可以实时下载固件），也可以采用 Saleae Logic（需提前烧录固件）作为逻辑分析仪的上位机程序。

逻辑分析仪（Logic Analyzer）作为一种非常重要的数字信号分析仪器，虽然市场上已经存在有 DSLogic 或者 Saleae 等功能强大的商业化产品，但是在日常的微控制器与数字信号总线开发过程当中，如果不是用于调试 PCIE、USB3.0 等高速信号，一台小巧可靠的 24MHz 采样率逻辑分析仪，就已经足以应付大多数的开发场景。因而笔者在自己的 GitHub 当中，开源了这款逻辑分析仪的全部 KiCad 原理图以及 PCB 版图，希望能够对于广大电子工程师的工作有所帮助。

UINIO-MCU-ESP32C3 和 UINIO-MCU-ESP32S3 两款开源核心板，分别采用了上海乐鑫科技 推出的 ESP32-C3 以及 ESP32-S3 微控制器，两者均支持 2.4GHz Wi-Fi 与 Bluetooth 5.0 无线网络连接。本文旨在介绍两块核心板各个功能单元的硬件电路设计原理，其中 ESP32-C3 微控制器基于开源的 RISC-V 内核架构，拥有 22 个 GPIO 接口，主频高达 160MHz，板载 384KB 容量的 ROM，以及 400KB 容量的 SRAM 和 8KB 容量的 RTC SRAM，支持的数字外设接口有 3 × SPI、2 × UART、1 × I²C、1 × I²S，而模拟外设接口则采用了 6 通道的 2 × 12 位 SAR 模/数转换器。

稍晚一些推出的 ESP32-S3 微控制器则是基于 Cadence 公司的 Xtensa Dual-Core 32-bit LX7 架构，拥有 45 个 GPIO 接口，主频高达 240MHz，板载有 384KB 容量的 ROM，以及 512KB 容量的 SRAM 和 16KB 容量的 RTC SRAM，支持的数字外设接口有 4 × SPI、3 × UART、2 × I²C、2 × I²S。而模拟外设接口采用了 20 通道的 2 × 12 位 SAR 模/数转换器。核心板的 KiCad 原理图以及 PCB 源文件，可以在我的 GitHub 仓库当中进行获取。

ARM Mbed OS 是一款开源免费的物联网操作系统，包含有基于 ARM Cortex-M 系列微控制器开发智能连接产品所需的全部基础架构。其社区推出的 DAP-Link 同样是一个开源项目，它支持编程和调试运行在 ARM Cortex 微控制器上面的代码，主要运行于拥有 SWD 或者 JTAG 接口的微控制器当中，并且通过 USB 接口在计算机与 ARM Cortex 微控制器之间创建一个用于调试仿真的通道与桥梁，为开发人员提供了下载调试、串口通信、拖拽烧录等一系列实用功能。

DAPLink 主要由 Mbed 硬件开发工具包 以及 DAPLink 固件 两个开源项目构成，而 UINIO-DAP-Link 则是由我自己设计的一款完全开源的 DAPLink 实现，相比于官方原版的硬件电路设计，在引出有 SWD 调试接口（由 ARM 公司制订）的同时，还引出了 JTAG 接口（属于 IEEE1149 国际标准）以及5V 和 3.3V 电源，并且附带有 SWD 至 JTAG 转接板的 PCB 设计，而固件部分则是基于 ARM 官方的最新的原版固件移植而来，全部的原理图与固件程序都已经开源在 GitHub。