hobbylab.jp 部品プロセッサー他 CH32V 003F4P6

また pin間隔を 2.54mmにする基盤 1枚10円ぐらいを購入してMCUをハンダ付けしたのが右上の写真です。(汚いハンダ付けです。)
合わせて 41円で遊べます。

当初開発する時の結線方法も判らなかったので、同時に開発ボードも購入しました。
これは、2個で328円でした。右の写真

同価格・性能のMCUが日本製にあれば、ぜひ購入したいと思います。

2. 仕様

2.1 特徴

CH32V003J4M6とCH32V003F4P6との特徴を比較したのが下表です。

CH32V	003
型番	J4M6	F4P6
CPU clock speed	48MHz	48MHz
Package	SOP8	TSSOP20
Flash memory	16K	16K
SRAM	2K	2K
DMA Channels	7	7
OPA x	2	2
GPIO	6	18
AdvancedControlTimer	1	1
GeneralPurposeTimer	1	1
Watchdog	2	2
SystemClockSource	3	3
ADC Chinnel	6	8
USART	1	1
SPI	--	1
I²C	1	1

2.2 電気的特性

特にCH32V203と違うのはVDDの上限が5.5V(203は4V)であること

CH32V	003
項目	Min	Max
External main supply voltage (VDD)	-0.3(V)	5.5(V)
Sink current on any I/O and control pin	--	20(mA)
Output current on any I/O and control pin	--	20(mA)

3. Pinの定義

Pin No	Pin Type	function
Pin No	Pin Type	Main	Default	Remapping
1	I/O/A	PD4	UCK/T2CH1ETR(1)/A7/OPO	TIETR_2/T1CH4_3
2	I/O/A	PD5	UTX/A5	T2CH4_3/URX_2
3	I/O/A	PD6	URX/A6	T2CH3_3/UTX_2
4	I/O/A	PD7	NRST/T2CH4/OPP1	UCK_1/UCK_2/T2CH4_2
5	I/O/A	PA1	T1CH2/A1/OPN0	OSCI/T1CH2_2
6	I/O/A	PA2	TICH2N/A0/OPP0	OSCO/AETR2_1/TICH2N_2
7	P	VSS	--	--
8	I/O/A	PD0	TICH1N/OPN1	SDA_1/UTX_1/TICH1N_2
9	P	VDD	--	--
10	I/O	PC0	T2CH3	NSS_1/UTX_3/T2CH3_2/T1CH3_1
11	I/O/FT	PC1	SDA/NSS
12	I/O/FT	PC2	SCL/URTS/T1BKIN	AETR_1/T2CH2_1/T1ETR_3/URTS_1/T1BKIN_2
13	I/O	PC3	T1CH3	T1CH1N_1/UCTS_1/T1CH3_2/T1CH1N_3
14	I/O/A	PC4	T1CH4/MCO/A2	T1CH2N_1/T1CH4_2/T1CH1_3
15	I/O/FT	PC5	SCK/T1ETR	T2CH1ETR(1)_1/SCL_2/SCL_3/UCK_3/T1ETR_1/T1CH3_3/SCK_1
16	I/O/FT	PC6	MOSI	T1CH1_1/UCTS_2/SDA_2/SDA_3/UCTS_3/T1CH3N_3/MOSI_1
17	I/O	PC7	MISO	T1CH2_1/URTS_2/T2CH2_3/URTS_3/T1CH2_3/MISO_1
18	I/O/A	PD1	SWIO/T1CH3N/AETR2	SCL_1/URX_1/T1CH3N_1/T1CH3N_2
19	I/O/A	PD2	T1CH1/A3	T2CH3_1/T1CH2N_3/T1CH1_2
20	I/O/A	PD3	A4/T2CH2/AETR/UCTS	T2CH2_2/T1CH4_1

Note: 1. (1). TIM2_CH1, TIM2_ETR;
2.再マッピング機能の下線部の後の値は、AFIOレジスタの対応するビットの設定値を示します。
　例：T1CH4_3は、AFIOレジスタの対応するビットが11bに設定されていることを示します。
3.表の略語の説明:
　I = TTL/CMOS level Schmitt input.
　O = CMOS level tri-state output.
　P = power supply.
　FT = 5V tolerant.
　A = Analog signal input or output.

4. テスト回路と開発方法

4.1 テスト回路

右図の回路でプログラムを作成、動作確認をする。
回路では
・PA2にSWを取り付け
将来のプログラムではMODBUSの通信速度とDeviceAddressを初期値に戻すための SW で使用する。
・PC4には将来 1-Wire のDS18B20を取り付けます。
・PC2,PC1についてはI2Cの端子としてテストしてみたいと思う。
なお各端子名称に黄色マーカーしているのが、003J4M6の端子です。
また、003J4M6については Tx と SWIO 端子は同じ端子になっている。

4.2 使用IDE

IDEとは Integrated Development Environment の略で統合開発環境と呼ばれている。
主なIDEには
・MounRiver Studio
・Arduino
などがある
ただし Arduino はオブラートに包まれているのでプログラムは簡単そうですが、少し踏み込んでソフトを作成する時に判らなくなる事がありそうなので、 Arduino よりMCUの動きが分かりやすいプログラム開発環境として MounRiver StudioⅡ を使用します。

4.3 IDE(PC)と003F4P6を接続

・WCH-LinkEによる接続
WCH-LinkE については右メニューの WCH-LinkEエミュレーターを参照ください。

5. 最初のプログラム

最初のプログラムはLEDの点灯ではなく、SW を押している間 PC4 に HiｰLo電圧を繰り返すものを作成します。

前もって確認してもらいたい参考ページは

●右のメニューから
・Moun River StudioⅡインストール(非常に簡単に説明)については： [Moun River StudioⅡ で]
・PA2を入力、PC4を出力に設定(GPIOの設定)については：プログラミング!下の[203 GPIO関係]
・シリアル通信関係の設定(USARTの設定)については：プログラミング!下の[USART(UART)関係]
●その他のページで
・C言語については：[ソフトウェア][C関係][C言語でプログラミング]も参照ください。

5.1 MounRiver StudioⅡの起動

Moun River StudioⅡ を起動した状態から下記に説明します。

[File]➡[New]➡[Moun River Project]で下記 NeW Moun River Project が表示されます。

[CH32V003[RISC-V]]➡[CH32V003F4P6]➡文字を追記[_test]➡[Finish]によりプログラムを作成する場所が下記表示されます。
左側の EXPLORER 下に表示されている [User] をクリックすると下図のように　ヘッダーファイルと　 C言語プログラムのファイルが表示されます
ファイルの中で、system_ch32v00x.c と Main.c をクリックすると下図、右のようにクリックしたファイル内容が表示され、以降編集が可能になります。

5.2 system_ch32v00x.c

このファイルはプログラムするMCUのクロックを簡単に設定するものです。
今回は内部クロックで48MHzのクロックとするため
コメントアウトを外します。
// #define SYSCLK_FREQ_48MHZ_HSI 48000000
↓
#define SYSCLK_FREQ_48MHZ_HSI 48000000
その他をコメントアウトする。

5.3 Main.c

最初に作された状態を下記に示す。

#include "debug.h"
vu8 val;

/*********************************************************************
 * @fn      USARTx_CFG
 *
 * @brief   Initializes the USART2 & USART3 peripheral.
 *
 * @return  none
 */
void USARTx_CFG(void)
{
    GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure = {0};
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure = {0};

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD | RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);

/* USART1 TX-->D.5   RX-->D.6 */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_30MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);

USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;

USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}

/*********************************************************************
 * @fn      main
 *
 * @brief   Main program.
 *
 * @return  none
 */
int main(void)
{
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);
    SystemCoreClockUpdate();
    Delay_Init();
#if (SDI_PRINT == SDI_PR_OPEN)
    SDI_Printf_Enable();
#else
    USART_Printf_Init(115200);
#endif
    printf("SystemClk:%d\r\n",SystemCoreClock);
    printf( "ChipID:%08x\r\n", DBGMCU_GetCHIPID() );

USARTx_CFG();

while(1)
    {

while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) == RESET)
        {
            /* waiting for receiving finish */
        }
        val = (USART_ReceiveData(USART1));
        USART_SendData(USART1, ~val);
        while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET)
        {
            /* waiting for sending finish */
        }
    }
}

下記のように変更する。
・void GPIO_INIT (void) {}　を追加。
・Main(){} の while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) == RESET){}の中に
　　u8 pin_data = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_2);
　　if (pin_data == Bit_RESET) {
　　　GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_4, (i == 0) ? (i = Bit_SET) : (i = Bit_RESET));
　　　}
を追加している。

#include "debug.h"
vu8 val;

/********************************************************************
 * 関数名   : GPIO_INIT
 * 機能     :ResetBtn(入力) PA2,OSC(出力)PC4　の初期化
 *********************************************************************/
void GPIO_INIT (void) {
    RCC_APB2PeriphClockCmd (RCC_APB2Periph_GPIOA| RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);

GPIO_InitTypeDef GPIO_Btn_Setup = {0};
    GPIO_Btn_Setup.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
    GPIO_Btn_Setup.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;//入力:プルアップ
    GPIO_Init (GPIOA, &GPIO_Btn_Setup);

GPIO_InitTypeDef GPIO_OscOut_Setup = {0};
    GPIO_OscOut_Setup.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
    GPIO_OscOut_Setup.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_OscOut_Setup.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;//	出力: LO,HIGH 両方駆動
    GPIO_Init (GPIOC, &GPIO_OscOut_Setup);

}

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD | RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);

USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}

/*********************************************************************
 * @fn      main
 *
 * @brief   Main program.
 *
 * @return  none
 */
int main(void)
{
    uint8_t i = 0;
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);
    SystemCoreClockUpdate();
    Delay_Init();
    GPIO_INIT();     // GPIO初期化

#if (SDI_PRINT == SDI_PR_OPEN)
    SDI_Printf_Enable();
#else
    USART_Printf_Init(115200);
#endif
    printf("SystemClk:%d\r\n",SystemCoreClock);
    printf( "ChipID:%08x\r\n", DBGMCU_GetCHIPID() );

USARTx_CFG();

while(1)
    {
        while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) == RESET){
            /* waiting for receiving finish */
            u8 pin_data = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_2);
            if (pin_data == Bit_RESET) {
                GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_4, (i == 0) ? (i = Bit_SET) : (i = Bit_RESET));
                }
            }
        val = (USART_ReceiveData(USART1));
        USART_SendData(USART1, ~val);
        while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET){
            /* waiting for sending finish */
            }

}
}

5.4 動作確認

オシロ波形線について
黄色線がMCUのUSART1のRx(PD6 1番)端子の波形
水色線が SWIO および USART1 Tx(PD5 8番)端子の波形

①がプログラムをダウンロードしている部分
②が printf の部分
③がSWを押した時にPC4の電圧がHi-Loを繰り返している。

②の部分を拡大
　[ 時間軸を小さくした 200(ms/div)➡500(us/div)に変更 ] 　GPIO_INIT();の中の PA2のプルアップされてから、printf出力までの時間は約 60(us)かかっているのが判る。

③の部分を拡大
　[ 時間軸を小さくした上が100(ms/div) ,下が5(us/div)に変更 ]
　上の赤枠の赤線では SWが約180(ms)押し下げられ、その間PC4(青線)の電圧がHo-Lo繰り返している事が判る。
　下の赤枠の青線では PC4の Loｰ Hiｰの時間が約3(us)かかっていることが判る。
　つまり1回繰り返す※1 のに1.5(us)かかっていることになる。
　MCUのクロックが48MHzなので、1サイクル時間は約21(ns)なので
　1回※1 につき、150 / 21 ≒ 71サイクルかかった事になる。

　※1　1回とは　main(); の中に記載の While の中で繰り返されている時間をさす。
　　while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) == RESET){
　　　/* waiting for receiving finish */
　　　u8 pin_data = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_2);
　　　if (pin_data == Bit_RESET) {
　　　　　GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_4, (i == 0) ? (i = Bit_SET) : (i = Bit_RESET));
　　　　　}
　　　}

今回はここまでにしたい。

1. 概要