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沁恒RISC-V开发板CH32V103-EVT评测~

嵌入式资讯精选 2021-10-25 11:42
构建AI未来，Arm计算平台无处不在 如何提升高压系统的实时性能?

很长时间没发过板卡评测的文章了，今天我们来评测沁恒的一款RISC-V开发板。

提到沁恒这个名字，可能有些朋友感到陌生，但是有一款芯片你肯定知道，那就是CH340——一款USB-TTL串口的转换芯片。

记得我大学期间，第一次接触的单片机是51系列，如STC89C51，它的下载方式是通过串口下载，所使用的的模块就是基于CH340，后来接触到STM32，也可以通过它进行串口下载，或者通过串口输出调试信息。而CH340的厂家，就是WCH沁恒微电子！

沁恒微电子

今天我们要评测的是沁恒新出的RISC-V开发板——CH32V103R8T6-EVT-R1评估板。

它长这样↓↓↓

沁恒RISC-V开发板

是不是很熟悉，其实也可以称之为CH32V103R_NUCLEO。

. 关于RISC-V

CH32V103是一款RISC-V内核芯片，在进行评测之前我们有必要了解一下RISC-V架构。

记得第一次认识RISC-V，是2019年4月参加由嵌入式系统联谊会举办的RISC-V技术沙龙，也是我第一次参加线下的技术交流活动，第一次了解这个和ARM、x86完全不同的另一种全新的架构：RISC-V，当时国产的RISC-V内核芯片还寥寥无几，短短两年时间，很多国产RISC-V内核芯片量产：兆易GD32V、沁恒CH32V、乐鑫ESP32-C3、全志D1、阿里平头哥等等。

关于RISC-V更多的介绍，可以查看之前发的几篇关于RISC-V的文章：

  • RISC-V当真是中国处理器产业的最后一次机会?

  • 兆易半导体RISC-V内核MCU上线，MCU架构真要三分天下？

  • 《手把手教你设计CPU——RISC-V处理器》读书笔记

  • 阿里平头哥首次交货——玄铁910是个啥？是芯片吗？

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其实RISC-V从2019年开始，才算是真正进入主流市场，政策的支持、半导体公司的崛起，很多公司都想在RISC-V新赛道有一番作为，据不完全统计，中国目前有300家以上的公司在参与RISC-V相关软硬件开发。

. 板载硬件资源

熟悉了RISC-V架构，我们来看看板子都有哪些资源吧！

  • 主控：RISC-V内核MCU—CH32V103R8T6，LQFP64M封装

  • 调试器：板载WCH-Link调试器，集成CDC串口功能，基于沁恒8051内核MCU CH549G实现，Type C接口，预留WCH-Link调试跳线，可以自由选择是否使用板载调试器

  • 按键：两路轻触按键，一个复位，一个用户可编程

  • LED：6路，3路用于调试器指示状态，2路用户LED，1路电源指示

  • 开关：核心板电源开关，当需要重启时，不需要插拔USB口

  • GPIO：预留Arduino UNO接口，可以直接连接Arduino外设模块，GPIO通过2.54mm间距排针引出，包括BOOT选择。

  • USB：1路USB2.0通过Type C和USB母座引出，可以用于来连接U盘、键鼠等USB设备。

板载资源

. CH32V103R8T6资源

CH32V103是沁恒RISC-V内核MCU系列中的32位通用MCU产品，采用自研RISC-V3A处理器，最高80MHz主频。

芯片内部框图

CH32V103芯片框图

  • RISC-V内核32位通用MCU，基于RISC-V3A处理器，最高80MHz系统主频。

  • 20KB SRAM、64KB Flash、51个用户GPIO

  • 2.7-5.5v宽供电范围，-40~85℃工业级温度范围

  • 16路ADC/触摸按键通道

  • 7个定时器：3个通用、1个高级、2个看门狗、1个系统时钟

  • 2路SPI、2路I2C、3路USART，1路USB 2.0，支持主机/设备模式

根据不同的存储、RAM、外设资源，目前主要有4个型号

CH32V103系列

. 板卡细节

主控芯片，CH32V103R8T6

主控芯片CH32V103

板载WCH-Link调试器，而且集成了CDC串口功能，基于CH549G方案，目前常用的数据线通常是TypeC接口，所以这款板卡也采用的TypeC接口。

调试器芯片CH549

EPSON 晶振，8M和32.768k。

板载晶振

拨动电源开关，只用于核心板电源控制，调试器电源不会被断开。

拨动开关

USB 2.0接口，芯片只有1路USB2.0，板卡提供了Type C和USB母座两种接口形式，可以做一些USB相关的应用，比如外接U盘、鼠标或键盘等。

USB_2.0接口

USB连接器为富士康品牌

富士康USB座

两路按键，1个复位，1个用户可编程。

两路按键

. 配套软硬件文档

对于MCU开发，除了开发环境外，比较重要的有4个文档：数据手册、参考手册、固件库、使用例程。

除了以上文档之外，沁恒还提供有评估板说明书、原理图、芯片SCH/PCB封装等。

目前，半导体厂商的集成开发环境主要可分为2类。

  • 通用平台

这类平台，厂家只需要提供器件支持包就可以使用，功能简洁，集成代码编辑、下载、调试功能，可以方便在不同芯片平台间切换，但是代码编辑功能实在有限，而且需要License授权费。如Keil MDK、IAR等。

  • 定制平台

通常是厂家基于Eclipse平台深度定制，功能强大、界面美观、操作简单，配合ARM交叉编译工具链，可以完成程序的下载、调试等功能，而且还集成了串口终端。这类开发环境通常无授权费用，对于用户非常友好。如CH32V103开发环境MounRiver Studio，GD32V开发环境Nuclei Studio IDE，STM32 Cube IDE/True Studio，瑞萨e2 studio，NXP的MCUXpresso IDE，Microsemi的SoftConsole等，这些都是基于开源的Eclipse框架开发。其他还有RT-Thread Studio，卡姆派乐集成开发环境等等。

CH32V103使用MounRiver Studio（简称MRS）开发，基于Eclipse深度定制开发，支持Keil工程一键导入、RISC-V/ARM跨内核迁移，除了支持沁恒ARM和RISC-V内核MCU开发外，还支持GD32VF103开发。

MRS开发环境

提供的例程涵盖了所有的外设资源：

例程

. CH32V103工程创建

使用MRS创建示例工程非常简单，全程无需写一行代码，无论是裸机工程还是RTOS工程，软件会自动添加所需要的驱动库和示例代码，而且已经实现了延时函数和UART printf支持。

在使用MRS新建RTOS工程时，支持创建基于3种常见RTOS的工程模板，分别是FreeRTOS、RT-Thread和Harmony LiteOS-M，当创建完成之后，你就获得了一个基于RTOS的工程模板，无需任何修改，直接编译下载，就可以运行，非常方便。

支持RTOS工程创建

从驱动库函数来看，大部分函数名和STM32一样，对于STM32的用户迁移到CH32V103平台非常方便，整体代码不需要做太多的修改。

部分外设驱动库函数：

void GPIO_DeInit(GPIO_TypeDef* GPIOx);
void GPIO_AFIODeInit(void);
void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct);
void GPIO_StructInit(GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct);
uint8_t GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
uint16_t GPIO_ReadInputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);
uint8_t GPIO_ReadOutputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
uint16_t GPIO_ReadOutputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);
void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
void GPIO_WriteBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, BitAction BitVal);
void GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t PortVal);

. 沁恒RISC-V产品线

可能有些开发者以为沁恒只有USB、以太网、PCI等这些专用的接口转换芯片，其实沁恒还有很多通用MCU产品，包括E8051内核、ARM Cortex-M0/M3内核，RISC-V内核的MCU产品等等。

沁恒通用MCU产品

其中RISC-V内核产品是近两年才推出，主要有3个系列：低功耗蓝牙、32位通用和超高速接口。

  • 集成低功耗蓝牙MCU：CH573/583系列，BLE 5.1，最低睡眠电流0.2uA，USB 2.0等

  • 32位通用MCU：CH32V10x/20x/30x，最高144MHz主频，ADC/DAC/SPI/I2C/UART外设，USB2.0等

  • 超高速接口MCU：CH569/5，千兆以太网、3.8G高速接口口，USB3.0+OTG

RISC-V产品

. 资料下载

CH32V103配套的软硬件资料还是非常齐全的，主要包括中文数据手册、参考手册、评估板原理图和说明书、外设使用例程、开发环境等等。

资料包

MRS集成开发环境V151安装包：

http://file.mounriver.com/upgrade/MounRiver_Studio_Setup_V151.zip

MRS集成开发环境V151补丁包：

http://file.mounriver.com/upgrade/MounRiver_Update_V151.zip

以上资料包可以到官方网站下载：

http://www.wch.cn/products/CH32V103.html

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