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[嵌入式]国产单片机替代-CH32替代STM32 |
(请保留-> 作者: 罗冰 https://blog.csdn.net/luobing4365) 国产单片机替代-CH32替代STM32随着芯片价格疯涨,项目的不可控性越来越大。特别是价格方面,达到了无法想象的地步了。 以之前《UEFI编程实践》所用的YIE002开发板为例,当时选择使用STM32F103C8T6,也是因为它是一款性价比较高的MCU。当然,也有我之前用这款CPU做过几个项目,比较熟悉的原因在。 按我的记忆,之前项目中所用的STM32F103C8T6,价格在9元左右;而现在到立创商城上去查,单片价格到了惊人的109元!十几倍的涨幅,哪个项目还敢用它? 因此,大部分公司,都在准备各种替代方案。 我们也一样,预备使用CH32F103C8T6替代STM32F103C8T6。这两种芯片引脚兼容,内部的资源差不多,理论上代码移植也比较方便。 我就是这么想的,然后就被打脸了。 最大的原因在于,厂家提供的资料太少了!编程相关的CH32F103应用手册,只有短短的31页。我想看的USB设备控制器的寄存器细节,甚至都没有。想想STM32丰富的应用资料、例程和各种视频,感觉从新手级难度到了骨灰级难度了。 不过,再想想CH32这友好的价格,也就释然了。 周末两天,把之前的USB HID通信,在CH32F103C8T6上实现了,估计不久能很快地应用到项目中去。 预计也也有不少网友有类似的需求,我把探索的过程记录下来。 1 固件下载CH32F103的芯片,支持WCH-Link或者其他SW仿真工具下载,也支持使用WCHISPTool通过USB和串口下载。考虑到后续开发的时候需要调试,我使用的是WCH-Link进行下载。 如图1所示,给出了WCH-Link的实物图(摘自《WCH-Link使用说明-V1.3》)。 由于我的目标是使用它下载程序到CH32F103C8T6中,只需要使用ARM模式就行了,不需要关注RISC-V模式。 拿到的WCH-Link,一般是RISC-V模式,需要将其切换到ARM模式。 模式切换的方法如下:
判断的方法如下:
在ARM模式下,Windows 10下是不需要安装驱动的,而Win7有些情况下需要更换驱动,具体可以向厂家索取资料。 图2是WCH-Link在Win7下的设备显示。 实际使用中,直接使用SWD协议的两线以及GND就可以下载了。软件的使用方法,可以参考官方提供的《CH32F103评估板说明书》,其中介绍了详细的下载和仿真调试方法。 2 代码编写我的目标在篇首就给出了,使用CH32F103C8T6实现之前的USB HID双向通信。 在经历了若干款MCU编写USB代码后,对这块内容已经比较熟悉了。简单来说,只要在USB HID的示例上,修改各类描述符,添加需要的命令处理就可以了。 可惜的是,厂家提供的示例代码非常少。CH32F103C8T6支持两个USB端口,一个是可做全速主机或设备的USBHD,另一个是全速设备USBD。 提供的示例代码中,USBD给出了VirtualCom的工程;USBHD给出了DEVICE、HOSG、HOST_Udisk三个示例。 USBD的工程,类似于STM32的Legacy Library;而USBHD的工程,则使用了沁恒电子自己的库。 我的目标很明确,实在没太多时间去研究沁恒电子的USB库,因此采用了USBD的示例作为模板,进行开发。 由于USBD的工程与STM32的USB库类似,我选择深入研究下STM32的USB库(毕竟资料更多,而且之前学习过)。 2.1 STM32的USB-FS Device LibraryUEFI开发探索85中,曾经介绍过如何使用STM32F103C8T6制作HID设备。不过,对于所使用的的USB Library,并没有讨论。 STMF103的USB库,可以在STSW-STM32121中找到,其应用文档为UM0424。文档中给出了非常详尽的库说明,如图3为USB库的代码结构。 USB-FS-Device 库主要分为两层:
驱动层的代码,大部分情况下是不用修改的,它所包含的源文件说明如下:
应用层代码是提供给用户修改用的,所需要实现的功能都在此层实现。它所包含的源文件说明如下:
对照CH32F103C8T6提供的USBD例程,可以发现其结构与STM32的是一样的。可以断定,它是模仿了STM32的USB Library编写了自己的库函数接口。 这种设计方法,对习惯了STM32编程的工程师是非常好的。大部分情况下,可以直接把STM32的示例工程,直接移植到WCH的芯片上来(毕竟STM32的例程还是比较丰富的)。 本篇所实现的USB HID双向通信,就是参考了STM32的CustomHID例程,在CH32F103的USBD例子上实现的。 2.2 代码移植和修改如图4所示,给出了CH32F103的USBD工程的代码结构。 驱动层的代码完全不用修改。为了确定此事,我对照着STM32的驱动层代码,一个个函数研究了下,除去与芯片相关的部分,其实现代码几乎一致。 所要修改的代码在应用层,也不是所有源文件需要修改,需要修改的文件包括三个: 看过我UEFI开发探索和YIE002开发探索两个系列博客的网友,应该了解之前我使用STM32开发USB HID设备的过程。而且相关的工程代码,在博客中也提供了(UEFI开发探索85和YIE002开发探索09,前者使用Legacy Library,后者使用Cube Library开发。)。 实际的开发过程,与之前的开发过程类似,只不过由于芯片的不同,有些代码需要进行移植。 2.2.1 usb_desc.c代码修改所要修改的是各种描述符,包括设备描述符、配置描述符、端点描述符等。 需要注意的地方,是CH32F103的最大包长度为8。如下给出了设备描述符和配置描述符等的代码,其余的代码与之前开发的STM32F103工程相同,就不再给出了。
2.2.2 usb_prop.c代码修改这是开发中的重点,原有的CHF103的USBD工程中,包括端口0的控制传输以及若干USB命令都没有实现。 简单来说,就是需要把端口0的控制传输代码实现,以支持各种USB标准命令和USB类命令(主要是HID类)。 以下是我添加的代码,具体就不一一解释了,对照着以前提供的STM32工程和CHF103的USBD工程,还是很容易看明白的。
如果熟悉STM32的USB编程,看过我之前编写的USB HID工程,是很容易看清楚这些代码的结构的。使用Input Report&Output Report,以及Feature Report的通信方式,均在此源文件中实现。 无外乎是将STM32的代码,移植到CH32上来(大部分代码基本不用修改,复制过来就行)。 另外,usb_prop.h头文件中,也会缺少一些类型定义和宏定义,在STM32的工程中找下就可以了,就不贴出内容了。 2.2.3 usb_endp.c代码修改usb_endp.c中主要实现的端点读写通信,也即对应上位机的ReadFile()和WriteFile()。 在usb_desc.c中的配置描述符中,包含了端点描述符的内容。我们声明了端点2的IN和OUT作为读写接口。所实现的代码如下:
至此,就完成了所有编程工作了。将其编译下载到CH32F103C8T6的开发板上,就可以进行测试了。 3 测试仍旧使用我之前开发的UsbHID上位机工具进行测试(UEFI开发探索74附带的测试工具),结果如下: 从图5的测试可以看出,三种读写方式都实现了。 不得不承认,国产的单片机相比于国外的大厂来说,支持资料做得很不足。不过,从功能上来说,还是会有一些亮点的。比如CH32F103C8T6相比于STM32F103C8T6,3个串口保留了,而且还增加了一个USB HOST。 另外,即便是在正常的情况下(现在芯片短缺属于不正常状态),其价格也只有STM32F103C8T6的一半。这对于批量出货的产品来说,是个不能忽视的优势。 我相信随着这波芯片短缺的影响,很多的厂商都会逐渐使用国产单片机了。这种变化,对软硬件工程师来说,可是个不小的考验。 |
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